Hans enke, Margarita Nikolajevna Arsenijeva, ble arrestert i 1934 og igjen i 1937, etter å ha blitt anklaget for å være medlem av en undergrunnsorganisasjon av spioner og sabotører i japansk tjeneste som det ble påstått at hennes avdøde mann hedde ledet. Den militære rettssaken, som fant sted 21. august 1938, tok bare ti minutter og dømte henne til døden. Hun ble henrettet umiddelbart. Aresenjevs datter Natalia ble også arrestert i april 1941, dømt og sendt til GULagene.