ケネディ暗殺はアメリカ史上でも最暗部に属する事件であるが、それが唯一法廷上で検討されたのがクレイ・ショー裁判であった。ニューオーリンズの検事ジム・ギャリソン（民主党員）はクレイ・ショーを大統領暗殺に関わる陰謀罪で逮捕した。この裁判において、上述のザプルーダー・フィルムが初めて一般公開され、大衆の目に留まることになった。のちに裁判の経緯を記したギャリソンの原作をもとに映画『JFK』がオリバー・ストーン監督によって製作された。ギャリソンはショーがCIA経由で暗殺事件に関わっており、事件はCIA、軍部、国家の関与したクーデターであると主張した。最終的に裁判はギャリソン側が敗訴するが、のちにCIAがウォーレン委員会の批判者たちへ圧力をかけていたこと、ショーが実際にCIAのために働いていたことが公的に示され、ギャリソンの主張を荒唐無稽と断ずることが出来ないと指摘する研究者も多い。なお、ケネディ暗殺事件を調査していた人々から取材の為の証人探しの時に、多くの目撃者、関係者が変死しているとの報告が相次いでおり、事件後に証人達を組織的に暗殺する動きがあったとする陰謀説がある。
暗殺犯とされたオズワルドは、警察の尋問に対し一貫して「はめられた」と主張するのみだった。事件の2日後の11月24日の午前中、ダラス市警察本部から郡拘置所に移送するため市警本部の地下通路を護送中に、市内のナイトクラブ経営者でマフィアと（そして、ダラス市警察の幹部の多くとも）関係が深いジャック・ルビーに射殺された。この射殺事件にもケネディの暗殺事件の真相の隠蔽行為（口封じ）であるとする意見がある。ルビーは1964年3月に殺人罪で有罪判決が下されるが、事件について多くを語らないまま4年後に肺塞栓症により病院で死亡した。
ケネディ暗殺事件に関しては、直後に最高裁長官アール・ウォーレンを委員長とした調査委員会（ウォーレン委員会）が設置された。翌1964年9月、大統領暗殺に関する公式な政府報告書（ウォーレン報告）がまとめられ、犯人とされたオズワルドの単独犯行と結論づけられた。しかし結論に至るまでの記述が結論ありきな部分が見られた為に、多くの人々から様々な疑惑を提示された上、証拠物件の公開が政府によって2039年まで不自然に制限されたり、大規模な証拠隠滅が行われたと推測できる事象が多くあるため、13年後に設置された特別委員会（下院暗殺調査委員会）の報告でオズワルドが犯人であるという結論を出しつつ、単独犯でなく共犯者のいる可能性を否定できないとしている（しかし、特定の団体が関係しているとはいえないと結論づけている）。特に重要なことはケネディが撃たれた場所の前方の丘の上（グラシー・ノール）での不審な事象について、複数の一般人の証言が見られたことである。これらは射撃がすべて「後方から」オズワルド一人によって行われたとするウォーレン報告の内容とは矛盾しており、陰謀の存在が指摘される理由となっている。そしてキューバに対するケネディの対応に不満や反感を持つCIAや亡命キューバ人グループあるいはマフィア、カストロ暗殺計画を進めたことに対して反応したキューバ政権、および南ベトナム情勢が悪化してもいっこうに動かないケネディに対して反感を持つ軍産複合体などの謀略説など、さまざまな主張が存在する。
当時ダラスで婦人向け衣料の販売店を経営していたエイブラハム・ザプルーダーによって撮られた、暗殺の瞬間を映した8ミリ映像（ザプルーダー・フィルム）では、ケネディの頭部は致命的と見られる射撃によってひどく破壊され、後方に動いている。その致命的な射撃は前方から行われたようにも見えることから、この映像はリー・ハーヴェイ・オズワルド以外の狙撃者の存在についてさまざまな議論を生んだ。直後にジャクリーン夫人が動揺した様子で後方に目を移し、オープンカーの後方部分に這い出て、シークレットサービスにすぐ引き戻されている映像が独立した複数の映像から確認できる。ただし、ジャクリーン夫人自身はその後のウォーレン委員会でそのことはまったく覚えていないと証言している。彼女はケネディの頭部の骨片を医師に渡している。
第1次調査では、建築物の遺構2か所と経塚、房跡が発見され、日光社参詣曼荼羅の描写と符合するかたちで建築物遺構が確認された。現地には、本社三社跡の砂岩割石製の基檀があり、三社とも正面4.4メートル、側面5メートル、4柱のおそらく入母屋造の社殿であったと考えられる。神社北側には人為的な崖が認められ、この崖に沿った細長い三段の平坦地を神宮寺の所在地と推定して発掘作業が行われた。平坦地のうち、第1平坦地からは2つの建築物遺構が検出された。出土物にもとづく推定から、1つ目の遺構は約6メートル四面の建物で、中心部には割石を入れて基礎を固めた上に中心礎があり、土檀の上に廻縁をめぐらした三間四面の宝塔で、釘を乳金物で隠す意匠が施されていたと考えられている。もう1つの遺構は一辺6.6メートルの正方形の建物で、廻縁をめぐらした三間四面の建築物であると推定される。第1平坦地は焼土層に覆われており、礎石は火にさらされて割れ、焼失の痕跡を示している。設定された第2平坦部からは多数の出土物があったが、建築物遺構は確認されなかった。それに対し、第3平坦部からの出土品は他の平坦部と様相を異にし、炉跡1箇所のほか瓦器や土師器質燈明皿が発見されたほか、炊飯具・供膳具も見られることから、生活の場であったと考えられる。この他、崖上からは、経塚の存在を示唆する石積らしき遺構が見出され、遺物として刀子1本や和鏡3面、刀子破片3片が発見されたが、経筒などは発見されず、また遺物も杉の大木の根の下から出土したため、確実な実測は困難であった。第2次調査では、第1時調査の結果を拡充する成果が得られた。遺物の出土範囲は第1時調査よりもさらに広範囲にわたることが確認されただけでなく、斜面下方の限界が確認されたほか、焼失時の状況が推定された。また、寛永通宝が出土したことから近世に神社が存在したことが裏付けられたほか、社殿左右から礎石が発見され、日光社参詣曼荼羅と符合するかたちで社殿が配されていることが明らかになった。日光神社および日光神宮寺の発掘調査は、1966年8月と1967年8月の2度にわたって行われ、調査結果は2冊の報告書にまとめられ、神宮寺遺構および出土物は、町指定文化財に指定された（→関連する文化財）。