De madrugada, às 2 horas e 15 min., Carlos Lacerda, em companhia dos advogados Adauto Lucio Cardoso, Celso Fontenelle e de diversos oficiais das três armas, foi ao quartel do Regimento de Cavalaria da Polícia Militar para passar em revista os antigos integrantes da guarda pessoal. Ficou frente a frente com 47 dos perto de 200 homens da ex-guarda presidencial, sendo dois deles identificados como "tipos de características físicas muito semelhantes" ao do autor do atentado. Foi um furo n'água, os dois eram inocentes e não tinham nada a ver com o crime.

Finalmente tomava posse no gabinete do ministro da Justiça, Tancredo de Almeida Neves, o novo chefe de polícia, coronel Paulo Francisco Torres, indicado pelo ministro da Guerra, general Zenóbio da Costa. O general Morais Âncora, ao deixar o comando do DFSP, declarou: "saio mais amigo do presidente da República do que nunca". O nome sugerido pelo ministro Lourival Fontes, da Casa Civil, e pelo vice-presidente Café Filho era o do general Nelson de Mello, que já havia ocupado o cargo durante o Estado Novo e era respeitado por todas as correntes políticas.

Considerado um dos suspeitos do assassinato do major Rubens Vaz, José Antonio Soares, compadre de Climério, desapareceu de sua casa em Cascadura, após ter recebido a visita de Valente. A polícia, ao dar uma batida em sua residência, encontrou a quantia de mais de 9 mil cruzeiros, deduzindo que fosse parte do dinheiro pago para realizar o crime. Sua foto foi publicada nos jornais e a polícia saiu em seu encalço. Às 12 horas, João Valente de Souza, subchefe da guarda pessoal, foi detido incomunicável no quartel da Polícia Militar, onde já estava preso o motorista Nelson Raimundo, por ter caído em contradições durante o depoimento feito na madrugada.

Foragido, Climério foi caçado pela polícia e pelas forças da Aeronáutica, que o procuraram em seu sítio em Belfort Roxo, enquanto outros destacamentos procuraram, em São João do Meriti, José Antonio Soares.

Na Câmara Federal, os deputados Nelson Carneiro, Frota Aguiar, Herbert Levy, José Bonifácio e Raimundo Padilha afirmaram que Getúlio Vargas havia sido deposto fazia 48 horas e insistiram na renúncia do presidente da República. Na Ordem dos Advogados do Brasil, em sessão de seu Conselho, foi aprovado um voto de protesto pelo "Inominável atentado da rua Tonelero".

À tarde, o presidente da República recebeu, em audiência no Palácio do Catete, o cardeal arcebispo do Rio de Janeiro, Dom Jaime de Barros Câmara, acompanhado do bispo auxiliar, Dom Helder Câmara, com quem manteve longa palestra sobre os últimos acontecimentos. Na realidade, o cardeal teria ido sondar a possibilidade da renúncia. Vargas. Porém, afirmou que não renunciaria e que também não impediria a apuração da verdade.

Lacerda, em seu diário Tribuna da Imprensa, "apelou" ao presidente Vargas para que "renunciasse à Presidência para salvar a República". O jornal norte-americano The New York Times comentou o atentado, dizendo que ele havia sido motivado pelas campanhas de moralização em que se empenhava o jornalista Carlos Lacerda.

À noite foi realizada uma grande reunião com 2 mil oficiais da Aeronáutica, do Exército e da Marinha, no Clube da Aeronáutica. Por solicitação do brigadeiro Loyola Daher, presidente do clube, o coronel João Adil de Oliveira fez um relato completo do trabalho de investigação até então realizado para elucidar o crime da rua Tonelero. Entre as propostas apresentadas durante inflamados discursos, estava o pedido de prisão preventiva de Lutero Vargas. O brigadeiro Franco Faria e o coronel Alvim pediram a deposição do presidente Getulio Vargas. Um dos oradores pelo Exército foi o major Jarbas Passarinho que afirmou: "os destinos do país estão entregues às balas dos sicários". Ao final do evento, o brigadeiro Eduardo Gomes, também presente, foi aclamado chefe incontestável da Aeronáutica.

O chefe do Estado Maior da Armada, almirante Salalino Coelho, declarou à imprensa: "A Marinha, coerente com os sentimentos do povo, nunca poderia estar alheia aos lustosos acontecimentos do dia 5 do corrente".

Ainda nesse dia, foi realizada uma reunião secreta de altos chefes militares, na qual ficou decidido que Eduardo Gomes, o general Juarez Távora, comandante da Escola Superior de Guerra, o almirante Renato Guillobel, ministro da Marinha, o general Álvaro Fiúza de Castro, chefe do Estado Maior do Exército, e o brigadeiro Ajalmar Mascarenhas, chefe do Estado Maior da Aeronáutica, conferenciariam com o general Zenóbio da Costa, sugerindo-lhe que retirasse seu apoio ao presidente e que solicitasse a ele sua renúncia. Premeditadamente, o ministro da Aeronáutica, Nero Moura, não foi convidado.

Recebendo a visita do comandante da 3ª Zona Aérea, brigadeiro Epaminondas Gomes dos Santos, no Ministério da Guerra, Zenóbio da Costa confidenciou-lhe a proposta que havia recebido da comissão e pediu-lhe: "vá ao palácio do Catete e informe a D. Alzira Vargas do Amaral Peixoto, a Benjamim Vargas, que eles digam ao dr. Getúlio que não renuncie, que eu reagirei".

Epaminondas cumpriu a missão, logo depois chegou ao palácio presidencial o próprio Zenóbio, que sobe imediatamente para conferenciar com o presidente.