Sur les lieux de l'attentat, la confusion est complète. Des témoins affirment que les tirs sont partis d'un immeuble situé derrière la limousine, d'autres moins nombreux indiquent une butte gazonée entourée d'une barrière en bois se trouvant devant le cortège au moment des détonations. La police boucle le quartier et s'intéresse particulièrement au Texas School Book Depository (TSBD), un immeuble servant de dépôt de livres scolaires et d'où des tirs sont, semble-t-il, partis. Au cinquième étage du TSBD (sixième niveau pour les Américains), les policiers de Dallas découvrent une carabine italienne et trois douilles. Très vite et assez bizarrement, une description très vague (homme blanc, trentaine, 1m80) d'un homme vu à la fenêtre de cet étage est communiquée aux patrouilles de la police de Dallas. Vers 13H15, dans un quartier éloigné de plusieurs kilomètres des lieux du crime, un agent de police du nom de Tippit remarque un homme qui correspond au signalement. Il tente de le contrôler mais l'homme sort un revolver et le tue. Plus tard, à proximité, un homme fort nerveux pénètre dans une salle de cinéma sans payer. La police est avertie et pénètre en force dans le cinéma. Non sans mal, les policiers arrêtent un homme armé. Son nom deviendra célèbre dans le monde entier : Lee Harvey Oswald.