Со слов Леопольда Треп пера, в период его нахождения в Лубянской тюрьме, ему сообщил его сокамерник генерал Томинага Кёдзи, что японцы предлагали Сталину обменять Зорге, на что Сталин не пошёл. Однако эта информация другими источниками не подтверждается и, скорее всего, является фантазией либо Треппера, либо японского генерала. На самом деле нет никаких свидетельств, что японцы когда-либо поднимали вопрос об обмене. Такой обмен был бы совершенно не в самурайских традициях. И дело не в том, что у японцев не было своих особо ценных агентов, провалившихся в СССР. С точки зрения кодекса бусидо самурай, живым сдавшийся врагам, терял лицо, и его никто бы не подумал вызволять. С советской стороны тоже не было попыток обменять Зорге. С одной стороны, он нарушил кодекс поведения советчиков в плену и признался, что работал на Москву. С другой стороны, советские руководители знали, хотя бы по конфликту на Халхин-Голе, как японцы относятся к пленным, своим и чужим, и могли понимать, что обращаться к ним с просьбой об обмене — бесполезно.

Зорге обвинялся как агент Коминтерна и военной разведки в Японии. Из-за опасений, что дело его может быть передано военной полиции "Кэмпэйтай", Зорге в самом начале следствия, когда он только начал давать показания, делал упор на то обстоятельство, что он работал в Китае и Японии на Коминтерн, а вовсе не на советскую военную разведку, которую он признавал чисто техническим органом, способствующим передаче его информации в Коминтерн и ЦК ВКП(б). Зорге показал, что работал на Коминтерн, находясь в Японии, он "вел коммунистическую работу", поддерживая при этом связи с сотрудниками советского посольства. Полиция и прокуратура стремились обвинить арестованных в нарушении закона "О поддержании общественного порядка", что позволяло японским властям вести следствие в упрощенном порядке. После окончания следствия в специальном бюллетене МВД Японии 17 мая 1942 года появилось краткое об этом сообщение, где подчёркивалось, что группа работала на Коминтерн, а Советский Союз и его разведорганы даже не упоминались. Это было сделано в связи с тем, что Япония в этот момент вела решающие сражения в зоне Южных морей и была заинтересована в сохранении Советским Союзом нейтралитета. Поэтому Токио не был заинтересован в раскручивании шпионского скандала с Москвой. Хотя японцы и понимали, что Коминтерн — это не более чем придаток советской компартии, но формально он считался международной организацией, не имеющей непосредственного отношения к СССР. Версия Зорге о том, что он работал на Коминтерн, а с военной разведкой сотрудничал лишь и чисто технических вопросах, вполне устраивала японское правительство, не желавшее ухудшения советско-японских отношении. Другое дело, что совсем отрицать связь с разведкой РККА Зорге не мог, поскольку о ней рассказал Клаузен. Японские контрразведчики, получившие материалы, которые собирала группа Зорге, прекрасно понимали, что главным потребителем информации были правительство СССР и командование Красной Армии, но уличать руководителя группы во лжи не собирались. Зорге же настаивал на версии о Коминтерне, чтобы не попасть под действие закона "О поддержании общественного порядка", что позволяло провести следствие и суд по упрощенной процедуре с гарантированными смертными приговорами ему и остальным членам группы. Но японцы не торопились со следствием, стараясь как можно полнее установить объем и характер информации, переданной группой Зорге.

Советские разведывательные органы установили, что японцы арестовали Зорге, который активно сотрудничает со следствием. В январе 1942 года органы госбезопасности пытались установить принадлежность арестованных к Коминтерну, в связи с чем был направлен запрос начальника ИНО НКВД П.М. Фитина руководителю Коминтерна — Георгию Димитрову:

"Один из арестованных немцев в Токио некий ЗОРГЕ (ХОРГЕ) показал, что он является членом коммунистической партии с 1919 года, в партию вступил в Гамбурге. В 1925 году был делегатом на конгрессе Коминтерна в Москве, по окончании которого работал в Информбюро ИККИ. В 1930 году был командирован в Китай. Из Китая выехал в Германию и для прикрытия своей работы полиции Коминтерна вступил в члены национал-социалистической партии. После вступления в национал-социалистическую партию через Америку выехал в Японию, где, являясь корреспондентом газеты "Франкфуртер цайтунг", вел коммунистическую работу. В Токио поддерживал связь с советскими сотрудниками ЗАЙЦЕВЫМ и БУТКЕВИЧЕМ. Прошу сообщить насколько правдоподобны данные сведения".

Показания Зорге о работе в Японии его разветвленной разведывательной сети на Коминтерн сыграли существенную роль в разгроме Коммунистической партии Японии. На всех подконтрольных Японии территориях прошли аресты японских коммунистов.

После провала советской резидентуры, возглавляемой Рихардом Зорге, разведка СССР не имела агентурных источников информации в Японии вплоть до конца войны.

Одзаки написал историю своего сотрудничества с советской разведкой, но совсем в другом ключе — как историю падения. "Сейчас я ожидаю окончательного приговора. Я достаточно хорошо осведомлен о важности законов, которые я нарушил… Выйти на улицу, жить среди друзей, даже после того, как пройдет много лет, уже невозможно и с точки зрения моей совести, и с точки зрения моих возможностей и сил… Я счастлив при мысли, что родился и умру в этой, моей стране…"

За время заключения он написал 250 писем жене и дочери. 73 письма были потом изданы и составили книгу, которая вышла под названием: "Любовь подобна падающей звезде".

"Моя любовь к семье проявила себя, как неожиданно мощная сила… поначалу читать письма жены было для меня так болезненно, что я не мог взглянуть на фотографию моего ребенка. Иногда я рыдал, иногда обида переполняла меня, и я думал, насколько все было бы проще, не будь у меня семьи… Профессиональные революционеры не должны иметь семьи…"

А еще он написал: "Я не трус, и я не боюсь смерти".

По японскому законодательству того времени заключенным разрешалась переписка только с близкими родственниками, находившимися на территории Японии. Зорге, как и супруги Клаузен, таких родственников не имел и был лишен прав на переписку. Однако после вынесения смертного приговора Зорге и Одзаки было разрешено написать предсмертные записки, и оба воспользовались этим разрешением. По заявлению бывшего начальника тюрьмы С. Итидзимы, он прочитал объемные предсмертные записки Одзаки и отправил их в министерство юстиции, сняв для себя копию. Эта копия и сохранилась, а оригинал сгорел вместе с другими материалами в здании министерства юстиции. Очевидно и предсмертные записки Зорге сгорели. Начальник же тюрьмы, не зная немецкого языка, не мог снять с них копию. Поэтому о последних записках Зорге известно лишь из воспоминаний профессора Икомы.

В 2004 году в Японии были обнаружены документы с описанием казни советского разведчика Рихарда Зорге и его ближайшего помощника Хоцуми Одзаки. Фотографии четырёх листков с описанием приведения в исполнение двух смертных приговоров 7 ноября 1944 года опубликовала газета "Асахи". Их случайно разыскал в одном из букинистических магазинов Токио исследователь деятельности группы Зорге Томил Ватабэ среди старых документов штаба оккупационных войск США Как сообщил Ватабэ, эта находка ставит точку в череде домыслов о последних минутах жизни выдающегося разведчика. В выписке из "Регистрационной книги приведения в исполнение смертных приговоров в тюрьме Итигая и токийском изоляторе Сугамо за 1932–1945 гг.", в частности, говорится: "Начальник тюрьмы Итидзима, проверив имя и возраст осужденного, сообщил ему; что, согласно приказу министерства юстиции, приговор будет исполнен в этот день и от него ожидают, что он спокойно встретит смерть. Начальник тюрьмы спросил, не желает ли осужденный что-либо добавить к своему завещанию, составленному ранее, относительно своего тела и личных вещей. Зорге ответил: "Моё завещание остаётся таким, каким я его написал". Начальник спросил: "Хотите ли вы ещё что-то сказать?" Зорге ответил: "Нет, больше ничего". После этого разговора Зорге повернулся к присутствовавшим тюремным служащим и повторил: "Я благодарю вас за вашу доброту". Затем его завели в камеру исполнения приговоров. В соответствии с волей казненного, а также со статьей 73, параграфом 2 и статьей 181 тюремного регулирования тело было захоронено в общей могиле".