Vụ ám sát John F. Kennedy
Điều tra chính thức > Ủy ban Warren

Bài chi tiết: Ủy ban Warren
Ngày 29 tháng 11, Tổng thống Johnson ký sắc lệnh thành lập "Ủy ban Tổng thống về vụ ám sát Tổng thống Kennedy" và chọn Chánh án Earl Warren của Tối cao Pháp viện làm người đứng đầu cuộc điều tra, thường gọi là Ủy ban Warren. Bản báo cáo cuối cùng dài 888 trang của cơ quan này được chuyển đến tay Johnson vào ngày 24 tháng 9 năm 1964 và công khai sau đó ba ngày. Ủy ban kết luận Lee Harvey Oswald đã hành động một mình trong việc giết Kennedy và làm bị thương Connally, còn Jack Ruby đã hành động một mình trong việc giết Oswald. Ủy ban không đưa ra kết luận về động cơ gây án của Oswald, nhưng cũng nhắc đến tư tưởng chủ nghĩa Marx và chống độc tài, thiên hướng bạo lực, sự thất bại trong việc hình thành các mối quan hệ cá nhân và lòng ham muốn trở thành một nhân vật quan trọng trong lịch sử.
Khi nghiên cứu đoạn phim Zapruder, các quan chức ủy ban nhận ra thuyết phát đạn của FBI là không khả thi. Thời điểm phản ứng của Kennedy và Connally, do cách nhau một khoảng thời gian ngắn hơn so với chu kỳ tiếp đạn 2,3 giây của súng, đã xảy ra gần nhau đến mức chúng không thể đến từ hai viên đạn khác nhau bởi Oswald. Đây là một trong những phát hiện quan trọng nhất từ ủy ban này: theo đó, một đường đạn duy nhất dẫn đến hai vết thương không gây chết của Kennedy và Connally, còn gọi là "thuyết một phát đạn". Tháng 5 năm 1964, quan chức Arlen Specter tái hiện lại quỹ đạo của phát đạn duy nhất này qua một buổi phục dựng hiện trường ở Dealey Plaza; đường đi của viên đạn hoàn toàn trùng khớp với vết thương của Kennedy và Connally.
Trong số tám thành viên ủy ban, có ba người—Dân biểu Hale Boggs cùng Thượng nghị sĩ John Copper và Richard Russell—cho rằng thuyết trên là "không chắc chắn"; vấn đề vướng mắc mà họ đặt ra không được nhắc đến trong báo cáo cuối cùng. Các nhà thuyết âm mưu gọi thuyết này là "thuyết phát đạn thần kỳ" một phần bởi viên đạn vẫn còn nguyên trạng và được cho là không bị hư hỏng. Tuy nhiên, Michael Baden của HSCA nhận thấy viên đạn đó dù không bị phân mảnh nhưng về cơ bản đã biến dạng. Năm 2023, Đặc vụ Cơ quan Mật vụ Paul Landis—người đứng trên bệ bước chân trong chiếc xe chở Kennedy—nói với tờ The New York Times rằng ông đã lấy được "viên đạn thần kỳ" từ ngay sau ghế ngồi của Kennedy ngay khi đến Parkland, sau đó đặt nó trên băng ca. Landis tin rằng viên đạn đã bật ra từ một vết thương nông trên vùng lưng của Kennedy.
Ngoài 27 tập xuất bản của Báo cáo Warren, ủy ban còn cho ra hàng trăm nghìn trang biên bản điều tra và tài liệu. Relman Morin nhìn nhận "Chưa bao giờ trong lịch sử, một tội ác được điều tra gắt gao như vậy"; Bugliosi khẳng định phát hiện cơ bản của ủy ban "vẫn còn giá trị rất cao". Song, theo Gerald Posner, báo cáo Warren bị dư luận Hoa Kỳ "chế nhạo khắp nơi". Walter Cronkite nhận định, "Mặc dù Ủy ban Warren có toàn quyền tiến hành cuộc điều tra độc lập của riêng mình, nhưng cơ quan này vẫn cho phép FBI và CIA tự điều tra – và do đó đã phủ bóng vĩnh viễn lên các kết quả của mình." Theo một báo cáo năm 2014 từ nhà sử học CIA David Robarge, giám đốc CIA lúc bấy giờ là John A. McCone đã tham gia vào một "cuộc che đậy ôn hòa" bằng cách giấu giếm thông tin từ ủy ban.