宋教仁被刺之后，立即被黄兴等人送往医院救治，医院组织医术高明的医生立即实施手术，取出枪弹。术后虽注射了止痛药，但宋教仁仍痛不欲生，辗转呼号，令人惨不忍闻。
特别市府很快得到了消息，市长林志强立即带领市府人员前往医院慰问，得知宋教仁还在抢救当中，林志强知道这下麻烦大了，宋教仁是民党领袖，他在火车站被刺，即将对中国的政治格局产生极大的影响，他当即向南京方面汇报此事，并命警察局立即介入调查追查凶手。
萧震雷是在凌晨时分被程碧瑶叫醒的。今年年初的时候，他已经与程碧瑶和王亚男两女成婚，王亚男目前在内务司新闻处工作，程碧瑶则当任了萧震雷的生活秘书。
萧震雷看过程碧瑶递给他的从上海方面发来的电报之后立即做出指示，让特别市府派人全程陪同在医院，一有医生救治的结果消息立即上报，同时命特别市府成立宋教仁被刺案专案组进行调查，追查凶手，挖成幕后凶手。
特别市府市长林志强接到萧震雷的指示后马上找来警察局局长，宣布成立宋教仁被刺案专案组，由他亲自人组长，由警察局长任副组长，追捕凶手的具体工作由警察局长负责，这件事情要亲自抓，一定要在最短的时间内抓到凶手，给天下一个交代。
以这个时期的医疗条件和水平，对于伤到躯干重要部位的枪伤几乎都是致命伤，当晚手术过后宋教仁的伤势情况更加严重，便血不止。
21日清晨时分，宋教仁神色惨变，危险万分，医生检视后说道：“病人肠脏已损，亟应开割，方有生望。”下午2时医生再行手术，修补肠脏，除去血块，注射吗啡，然而病情更加严重，唯一息尚存。
临终前，宋教仁留下遗言，有三件事情嘱托，“第一，所有在南京、北京及东京寄存之书籍，悉捐入图书馆；第二，我本寒家，老母尚在，如我死后，请克强与诸公故人为我照料；第三，诸君仍当努力进行，勿以我遭不幸，致生退缩，放弃国民之责任。我欲调和南北，费尽苦心，不意暴徒误会我意，置我死地，我受痛苦，也是我自作自受！”
22日凌晨4点多，宋教仁因被刺，经抢救无效身亡。消息于第22日上午传出，举国震惊，一时间各地民党中人和进步人士群情激奋，社会各界头面人物和代表纷纷要求当局缉拿凶手，特别是黄兴、于右任、廖仲恺、陈琪美等人更是怒发冲冠，发誓报仇雪恨。
特别市府市长林志强于22日下午三点在市府礼堂召开新闻发布会，正式向各界通报此消息，并说已经接到总督府电令，成立了宋教仁被刺案专案组，限期破案，誓要抓住刺客，揪出幕后主使之人，同时他还宣布为了尽快破案抓住凶手，市府悬赏一万元缉拿凶手。
孙文惊闻噩耗之后，铁路也不修了，立即发出急电，“望党人合力查明此事原因，以谋昭雪”；黄兴与陈其美各方联络，致函特别市府警察局长，悬赏万元缉拿凶手；沪宁铁路局认为凶案发生在火车站内，有损路局声誉，也主动拿出5000元赏金缉凶。
专案组成立之后立即对宋教仁被刺一案展开了调查，在全国瞩目的情况下，专案组承担了极大的压力，但是为了尽快侦破此案，警察局方面也在警力和经费上给予了最大的支持。
随着侦破工作的有力开展，原本扑朔迷离的案情真相，如剥笋般逐渐展现在世人面前，一个三十多岁的矮壮青年人被抓了，经过审讯得知，此人名叫武士英，原是清军武官，山西人士，曾在云南七十四标二营当任管带一职，不过由于去年袁世凯上台之后在全国范围内进行军队整编，许多军队就进行了裁军，云南那边也不例外，武士英就是这样被裁撤了，武士英被裁撤之后辗转流落到了上海，生活无依无靠，差点成了乞丐。
他还交代，前些天他在街上遇到一个人，那人名叫应桂馨，此人现在的职务乃是一个总督府辖下检察司驻沪的一名巡长，而应桂馨同时又是共进会会长，共进会是民党外围组织，是民党中人。是此人给了武士英一千大洋、一只手枪和一张宋教仁的照片，让武士英杀了宋教仁。
应桂馨原来曾任南京临时大总统府庶务科长，孙文发现他品性不佳，为人奸诈阴险、骄横跋扈，将其撤职。此后，应桂馨便来到上海谋职，也不知他怎么活动，竟然在检察司谋了一个驻沪巡长的职位。
从武士英的嘴里得知是应桂馨指使之后，专案组立即调查应桂馨，发现此人在当任驻沪巡长一职期间大肆受贿勒索，最近还在法租界购置了一处房产，在那里还养了一个小妾。
专案组立即派人前往法租界巡捕房要求协助抓捕应桂馨，可法租界巡捕房总监埃皮拉坚决不同意特别市府警察进入法租界抓人。
为此，专案组调查人员还差点与法租界巡捕房发生冲突，不过由于此时外国在中国已经没有了领事裁判权，法租界当局最好还是不得不同意专案组派人进入租界抓人。
应桂馨被抓住之后，专案组调查人员对他的别墅进行了搜查，却一无所有，这时其中一名警察灵机一动，从应桂馨小妾的嘴里套出了应桂馨的秘密藏物地点，专案组从一个藏在墙角洞穴中的小箱内，获得大量极其重要的信件与电报。令人吃惊的是，这些电报、信件竟与北平临时政府有关，牵涉到内阁总理赵秉钧、国务秘书洪述祖—