片上的人是谁？今天我在报上看见宋先生的照片，正是应桂馨叫我去暗杀的人，我相信如果找到了应，便可找到凶手。”
上海捕房根据王阿发提供的线索，于3月1日派侦探到湖北路迎春坊228号妓女胡翡云（原名李桂红）的家中捉到了应桂馨。第二天继续搜查文元坊的应宅，又在宅内捉到了正凶武士英，就是他在车站开枪狙击宋的，同时又搜出应桂馨和内务部秘书洪述祖往来的密电本及函电多起，五响手枪一支，还有其他证据多件。从这些证件中证明：
杀人的主使者是大总统袁世凯，同谋犯是国务总理赵秉钧，担任联络的是内务部秘书洪述祖，布置行凶的是上海大流氓应桂馨，直接行凶的是失业军痞武士英。
北洋方面反应也不慢，袁世凯在北京作成毫不知情状，他于21日得知宋被刺消息，表示非常意外，马上发电报表示慰问宋教仁，同时命令江苏省和上海的官员悬赏缉查凶犯。
宋教仁被刺事件发生时袁世凯可能不知实情，乃下令查察，查明之后，发现确是自己的人干的，如是又企图为犯案人隐瞒，因为犯案者皆是袁世凯的心腹。人家本为你犯法，你现在要执法以徇，倒打一耙，岂不令忠贞之士寒心哉？总统想为自己人隐瞒，因为政敌太多，愈要隐瞒，愈瞒不了，知法犯法，袁世凯大总统就被逼的没有退路了。
22日午后4时，袁方午睡初起，秘书等奔告宋教仁去世消息，袁世凯还愕然说：“有这等事吗？快拿电报来。”秘书捧了一堆电报来，是陈贻范，黄克强，江孔殷等人发来的电报。袁世凯做出极惋惜的样子说：“这怎么好呢？国民党失去了宋遁初，少了一个明白事理的首脑，以后越难讲话了。”这时他还命秘书草拟电报，草拟优恤命令，处理宋身后事，他假惺惺地想借这些来冲淡宋的惨死。
宋教仁案发生时，孙中山正在日本访问。3月21日孙中山收到电报，就中止访问，立刻回国，于3月25日返抵上海。当晚便在黄兴寓所开国民党高级干部会议，以商讨对策。在众人极度悲愤的情绪之下，孙中山便力主起兵讨袁。但是与会高干，除戴天仇(季陶)一人随声附和之外，其余多力主用法律方法解决。黄兴尤其主张慎重。因此党中乃逐渐形成孙、黄两派，反袁之目的相同，而手段互异。孙中