Pembunuhan John F. Kennedy
Penyelidikan resmi > Komisi Warren

Artikel utama: Komisi Warren
Pada tanggal 29 November, Presiden Johnson membentuk "Komisi Presiden atas Pembunuhan Kennedy" dan memilih Earl Warren dari Mahkamah Agung Amerika Serikat untuk mengepalai penyelidikan, yang lebih dikenal dengan nama Komisi Warren. Laporan akhir setebal 888 halaman diserahkan kepada Johnson pada tanggal 24 September 1964, dan dipublikasikan tiga hari kemudian. Laporan tersebut menyimpulkan bahwa Lee Harvey Oswald bertindak sendiri dalam membunuh Kennedy dan melukai Connally, begitupun Jack Ruby yang juga bertindak sendiri dalam membunuh Oswald. Laporan tersebut tidak membahas secara rinci mengenai motif Oswald membunuh Kennedy, meskipun menjelaskan bahwa motifnya adalah Marxisme, antiotoritarianisme, kecenderungan melakukan kekerasan, kegagalan membangun hubungan pribadi, dan keinginan untuk dikenang oleh sejarah.
Setelah memeriksa film Zapruder, anggota komisi menyadari bahwa teori penembakan yang dikemukakan oleh FBI tidak masuk akal sama sekali. Waktu bereaksi Kennedy dan Connely teramat dekat sehingga tidak mungkin disebabkan oleh dua peluru berbeda. Rentang waktu bereaksi kedua korban kurang dari 2,3 detik dan mustahil untuk memuat ulang peluru dalam waktu sesingkat itu. Anggapan tersebut menjadi salah satu temuan komisi yang paling penting, bahwa Kennedy dan Connally ditembak oleh peluru yang sama. Teori tersebut dikenal dengan sebutan "teori satu peluru". Pada bulan Mei 1964, Arlen Spectre mereka ulang lintasan peluru tunggal di Dealey Plaza, dan dampak lintasan peluru tersebut sama persis dengan luka yang didapat oleh Kennedy dan Connally.
Dari delapan anggota komisi, tiga di antaranya (Hale Boggs, John Cooper dan Richard Russell) meragukan teori tersebut dan menganggapnya "lengkara", tetapi keraguan tersebut tidak dituangkan dalam laporan akhir. Para pendukung teori konspirasi menjuluki teori tersebut dengan "teori peluru ajaib", dijuluki demikian karena kondisi peluru yang konon masih utuh dan asli. Namun, Michael Baden dari HSCA mengungkapkan bahwa meskipun peluru tersebut tidak pecah, pada dasarnya peluru telah berubah bentuk. Pada tahun 2023, Agen Dinas Rahasia Paul Landis mengungkapkan kepada The New York Times bahwa ialah yang memungut "peluru ajaib" dari belakang kursi Kennedy saat tiba di Parkland, dan ia juga yang meletakkannya di brankar Kennedy. Landis yakin peluru tersebut terlepas dari luka dangkal di punggung Kennedy.
Selain menerbitkan 27 jilid laporan, Komisi Warren juga menulis ratusan ribu halaman dokumen penyelidikan. Relman Morin menyatakan bahwa "Tidak pernah ada kejahatan yang diselidiki semendalam ini dalam sejarah". Bugliosi mengemukakan bahwa hasil temuan dasar Komisi Warren "disimpan dengan sangat baik". Menurut Gerald Posner, laporan Warren "dicemooh secara terang-terangan" oleh publik Amerika Serikat. Sedangkan Walter Cronkite berpendapat bahwa "Meskipun Komisi Warren memiliki kekuasaan penuh untuk melakukan penyelidikan secara mandiri, Komisi juga mengizinkan FBI dan CIA untuk melakukan penyelidikan sendiri, dan dengan demikian turut membayang-bayangi temuan penyelidikannya. Menurut sebuah laporan tahun 2014 yang disusun oleh Sejarawan CIA David Robarge, kepala CIA pada saat itu, John A. McCone, berupaya "menyembunyikan" informasi dari komisi.