炸弹爆炸后，日军迅速包围了会场周围3里之地，严密搜查区内所有的人。当场逮捕了多名韩国人，包括没来得及脱身的尹奉吉。
“据说，当场有人看到，炸弹爆炸后，尹奉吉双手伸向天空，大声欢呼，根本没有逃脱的意思，他是一心赴死的。”石源华说。
被同时抓捕关押的，除了韩国人，还有数名苏联人和中国人，他们都被关入东江湾日本宪兵司令部，被严刑拷打。
尹奉吉为了保全其他人，挺身而出承认炸弹是自己扔的，所有事情都是他一人所为。
日军疯狂的报复目标却不会止于尹奉吉一个人。“他们本来就一直想抓捕在上海的韩国革命党人，碍于他们藏身于法租界，日军没理由抓人。”石源华说。
虹口公园爆炸案发生后，他们便出动大批军警，强迫法租界巡捕房抓捕居住在法租界的韩国人，当天就抓捕了安昌浩。
第二天凌晨，他们干脆分乘12辆卡车冲进法租界，搜捕了17个韩国人，金九等三人躲到美国传教士费吾先生家里，才幸免于难。
即便被当场抓获的尹奉吉主动担下了所有罪责，日军也绝不会善罢甘休。他们刚刚与中国军队鏖战了三个月，侵入上海代价惨重。这时候发生的虹口公园爆炸案，他们自然认定背后有中国人的身影。
在爆炸案发生的第二天，日本媒体的报道中，都“指认”投掷炸弹的是中国人。直到尹奉吉的身份查清，才开始把报道的矛头指向韩国人。
事实上，日本人一直认为，这件事情和中国方面一定有关。
“日本特务机关认为，金九等一派从中国抗日团体接受资金、炸弹等方面的援助，在爱国团的名义下，指使无知无赖之徒进行了上海新公园的爆炸事件……他们越来越受到中国官方和民间的同情和保护。”邵雍说。
而就在虹口公园爆炸案发生之时，中日双方已经基本谈妥了停战条件，双方议定在5月5日签订停战协定。虹口公园的那声巨响，足以改变历史的走向。出人意料的是，不可一世的日军，竟然在这一事件上采取了息事宁人的态度。日本当局训令谈判代表重光葵：“停战会不以炸案而停顿。”由此足见日本急欲结束上海战事的真实心态。
淞沪战事的规模和惨烈程度，远远超过了日军的预料。他们遇到了中国军队前所未有的顽强抵抗。日军虽然占领了中国军队的第一道防线，却已是强弩之末了。一个并非嫡系的十九路军就让他们焦头烂额，国民政府还有上百万的中央军未动，战端再扩大，日本没有取胜把握。
5月5日，在上海宏恩医院，刚刚在虹口公园被炸断了一条腿的重光葵躺在病床上，代表日本在《淞沪停战协定》上签了字。“一二八”事变宣告结束。
5月10日，金九在《申报》上发表了一封公开信，题为“虹口公园炸弹案之真相”，郑重宣布由他本人和“韩人爱国团”对此次事件负责：
“日本用武力吞并韩国，嗣又抢占满洲，复无故侵入上海，破坏东亚和平与世界和平。故余决定向世界和平之敌与人道公理之破坏者复仇，初次余派代表李奉昌赴东京，渠已于1月8日狙击日皇。嗣余派尹奉吉于4月29日至虹口公园，杀日本军事领袖。”
接着，金九又在公开信里介绍了尹奉吉的简历和他本人的经历，尤其说明了“韩人爱国团”的性质和任务。
在金九的回忆录中几乎没有提到中国方面为虹口公园爆炸案提供的任何协助，但在提到公开信时，却露出了这样一个细节：事发后，日军第一次悬赏20万元，第二次由日本外务省、朝鲜总督府、上海驻军司令部联合悬赏60万元捉拿他，而“南京政府告诉我，如果我在上海危险的话，将派飞机来接我。”
事实上，在虹口公园爆炸案发生后，中国各方也确实给予了在沪韩国人各种形式的支持。
