Не выдержав давления следствия и тюремных пыток, арестованные стали оговаривать друг друга. И только Лука держался.
От него требовали не только признания в шпионаже в пользу иностранной разведки, но и в убийстве больных на операционном столе. Во время допросов он претерпел побои и издевательства. Но когда чекисты поняли, что не могут выбить нужные показания, они применили к святителю пытку «конвейером». Это страшная пытка бессонницей, которая могла продолжаться до тринадцати дней. Ее выдержали не многие. Идет непрерывный допрос, следователи сменяют друг друга, подследственного доводят до невменяемости, до умопомрачения. И в этом состоянии заставляют подписывать необходимый следствию документ.
Епископ Лука вспоминает: «Допрашивавшие чекисты сменяли друг друга, а допрашиваемому не давали спать ни днем ни ночью. Я опять начал голодовку протеста и голодал много дней. Несмотря на это, меня заставляли стоять в углу, но я скоро падал на пол от истощения. У меня начались ярко выраженные зрительные и тактильные галлюцинации, сменявшие одна другую. То мне казалось, что по комнате бегают желтые цыплята, и я ловил их. То я видел себя стоящим на краю огромной впадины, в которой расположен целый город, ярко освещенный электрическими фонарями. Я ясно чувствовал, что под рубахой на моей спине извиваются змеи.
От меня неуклонно требовали признания в шпионаже, но в ответ я только просил указать, в пользу какого государства я шпионил. На это ответить, конечно, не могли. Допрос конвейером продолжался тринадцать суток, и не раз меня водили под водопроводный кран, из которого обливали мою голову холодной водой. Не видя конца этому допросу, я надумал напугать чекистов. Потребовал вызвать начальника Секретного отдела и, когда он пришел, сказал, что подпишу все, что они хотят, кроме разве покушения на убийство Сталина. Заявил о прекращении голодовки и просил прислать мне обед. Я предполагал перерезать себе височную артерию, приставив к виску нож и крепко ударив по спинке его. Для остановки кровотечения нужно было бы перевязать височную артерию, что невыполнимо в условиях ГПУ, и меня пришлось бы отвезти в больницу или хирургическую клинику. Это вызвало бы большой скандал в Ташкенте.
Очередной чекист сидел на другом конце стола. Когда принесли обед, я незаметно ощупал тупое лезвие столового ножа и убедился, что височной артерии перерезать им не удастся. Тогда я вскочил и, быстро отбежав на середину комнаты, начал пилить себе горло ножом. Но и кожу разрезать не смог.