不將此案轉交莫斯科軍區軍事法庭，於當年5月正式開庭審判。李立三經過認真準備，在法庭上進行了自我辯護，對起訴書中所羅列的罪狀一條一條地予以了義正嚴詞的反駁。他鄭重宣告，中###史不容歪曲，所謂“華人反革命集團”完全是杜撰出來的，他自己絕不是託派，更不是“反革命集團的頭目”，進而控訴了一些人採用非法手段進行逼、供、信，以達到其不可告人的目的。李立三有力的自我辯護引起了法官的重視，法庭經研究決議，對李立三的控告因證據不足，予以駁回，待進一步審查後再議。
鐵窗苦鬥：李立三在獄中紀實（2）
這是一次很大的勝利。李立三的案件從此有了轉機，原負責人沃爾夫松被調走，不久被撤職判刑。新來的審查員態度比較認真，詳細地研究了李立三的資料，不再追究一些莫須有的罪名，而是對具體的事情，如公文包的丟失、1936年的譯文問題等等進行了實事求是地調查。李立三看到了一線曙光，但仍然受到監禁。監獄裡的日子很難熬，李立三後來常說：“坐敵人的牢房容易，坐自己的牢房難。”既要保持堅定不移的信念和清醒的頭腦來反抗提審時的暴虐、欺詐，又要機智靈活地對付牢房內各式各樣的考驗。
有一段時間，李立三被關在與世隔絕的單牢裡，突然又押進來一個犯人。此人憤憤不平地向李立三訴苦，大罵蘇聯共產黨和蘇維埃制度。這種反常的表現引起了李立三的警覺，他馬上嚴厲斥責道：“住口！不許謾罵蘇維埃，不許說共產黨的壞話。”這個傢伙被弄得很尷尬，第二天被帶走時，和李立三握手，悄悄地說了一聲：“你真是個好同志！”李立三心裡豁然一亮：這果然是一次考驗。
另有一次，李立三被調到大牢房裡，和刑事犯關在一起。這也是內務部慣用的伎倆：利用刑事犯去整治###，以摧殘其意志和身心健康。李立三很快發現同牢裡有一個“大塊頭”，滿臉橫肉，敞胸露懷，炫耀著自己的文身。刑事犯們畢恭畢敬地侍候著他，惟命是聽，獄外還常有人不知透過什麼途徑，把一筐一筐的水果給他送進牢裡，再由他分給小嘍囉們吃。李立三馬上判斷出，這肯定是黑社會的頭目，他想起在安源、上海等地和青幫打交道的經驗，便採取巧妙的辦法，以不卑不亢的態度、大無畏的表現和稱兄道弟的攻心戰術，很快就把這個頭頭爭取了過來，保護了自己，避免了來自刑事犯的欺壓和虐待。
遠離祖國，身陷囹圄，有冤難申，李立三的心情可想而知。每當看守所發放生活補助費、站在門口唸名單時，受到家人關照的難友們一個一個臉上掛上笑容，李立三就更加感到形單影隻的憂愁，以為自己不會有這樣的福分了。未料，在坐牢半年多之後，有一次他模模糊糊地聽到喊自己的名字，他不敢相信自己的耳朵，仍坐著不動，直到看守不耐煩地又喊了一聲：“李明！”他才起身走到門口。難友們看見一個外國人居然拿到家人送來的錢款，個個驚異萬分。李立三領會到這是夫人李莎的心意，激動得熱淚盈眶，性格剛強的他此時刷刷地掉淚也不怕別人笑話。
從此，李立三每月拿到50盧布，可以改善生活了。原來獄中吃的只有黑麵包和稀粥，根本沒有蔬菜，嚴重影響了囚犯的身體健康。現在李立三在獄內小賣部經常買一些胡蘿蔔和洋蔥生吃，解決了維生素缺乏的問題，又買一些肥皂來洗臉洗澡。他還是個“大煙筒”，現在可以買菸抽了，當然是非常高興的。但最使他高興的不是香菸，也不是蔬菜，而是精神上的支援。有人思念，有人關心，他就更有信心堅持鬥爭、生存下去。此情此景，他出獄後經常給李莎講述，回國以後見到劉少奇、陳雲等也都講過。李莎和李立三兩人之間的感情就是這樣在患難中磨鍊得更加親密深厚了。
李立三走出冤獄，真可謂死裡逃生。一方面，這是他在獄中堅持鬥爭