В 1922 году по специальному приглашению Термен показал свой инструмент Ленину, причем аккомпанировала ему на рояле Фотиева, секретарь В.И. Ленина. В последующие несколько лет, по рекомендации В.И. Ленина, Термен ездил с показами-концертами по России. В 1924 году он получил патент на усовершенствованную систему — «Музыкальный инструмент с катодными лампами», который и получил название «терменвокс».
Скоро Термен понял, что тот же принцип может быть использован для «радиосторожа»: приближение «нарушителя» к скрытому в двери контуру может вызывать сигнал тревоги. Скоро охранные устройства Термена были установлены в Госбанке, ГОХРАНе и в Эрмитаже. Занявшись телевидением, Термен предложил новую систему, которая на то время давала лучшее качество изображения.
Яну Берзину, начальнику 4-го армейского управления (прообраза будущего ГРУ), который был на концерте Термена в Москве, пришла в голову идея: оформить эти патенты в США и создать торговые представительства по эксплуатации изобретения, под «крышей» которых смогут работать спецслужбы.
Термен отправился в США. Там он давал концерты, заводил многочисленные связи и скоро стал знаменит и даже богат. Термен подружился с молодой и талантливой скрипачкой, уроженкой Риги Кларой Райзенберг (позже известной как Клара Рокмор), которую заинтересовал новый инструмент; в последующие годы ее концерты имели большой успех.
В Америке Термену пришло в голову совместить танец и звук. Он разработал новый элемент, который воспринимал движение: теперь это была не «антенна», а большая плоскость, трансформировавшая движения танцора в музыку. Во время исследований он познакомился с танцовщицей-негритянкой Лавинией Вильямс, между ними вспыхнул роман, и в 1938 году они поженились (брак с прежней супругой распался вскоре после ее приезда в США).
Тем временем в СССР началась большая чистка. В августе 1938 году в гавань Нью-Джерси зашел советский корабль «Старый большевик», чтобы вернуть Термена на Родину. Много позже Термен говорил, что хотел взять с собой Лавинию, но ему в последний день сказали, что сейчас это не удастся, и что она приедет позже. Когда за ним пришли, Лавиния случайно оказалась дома, и у нее создалось впечатление, что его увели насильно.
В Ленинграде Термен нашел большие перемены. Его друг, ученый Александр Константинов, с которым они делали свою систему телевидения, был арестован по 58-й статье и получил «десять лет без права переписки» «за попытку изготовить сейсмическую бомбу для убийства Сталина на заседании президиума». В родном институте к гостю из Америки отнеслись холодно, и Термен отправился в Москву в надежде найти там поддержку. 15 марта 1938 года его арестовали и отправили в Бутырскую тюрьму. Видимо, в грехах Термен упорствовал — только в августе «тройка» приговорила его к 8-ми годам за «участие в контрреволюционной организации». Сначала Термен возил тачку на строительстве железной дороги, но довольно скоро изобрел устройство, с помощью которого упростилась перекатка бревен. А в 1940 году с помощью Туполева Термена перевели в авиационную «шарагу». В молодые годы Термен имел некоторое отношение к авиации — сделал самолетный альтиметр своей конструкции. Термен попал к Мясищеву и делал оборудование для высотного бомбардировщика. Самолет в серию не пошел.
Затем Термена перевели в другую, радиотехническую шарагу, в которой он проработал остаток войны.
...4 июля 1945 года посол США Аверелл Гарриман получил подарок — деревянное панно с изображением государственной печати США. Только через семь лет американцы обнаружили, что в панно находится подслушивающее устройство. Устройство было гениально простым и представляло собой цилиндр с мембраной и металлическим стержнем. Из дома напротив на панно направлялся высокочастотный луч, колебания от звука заставляли колебаться мембрану, которая модулировала луч. Через стержень-антенну сигнал возвращался назад, чтобы его демодулировали. Источников питания не требовалось никаких.
Разгадав принцип, англичане позднее использовали точно такую же антенну при подслушивании разговоров в советском посольстве.
За данную систему прослушивания Термена наградили Сталинской премией, освободили и даже дали двухкомнатную квартиру. Оказавшись на свободе, Термен оказался ни с чем — лучшие годы прошли в тюрьме, никаких трудов и степеней он не имел. Он запросился назад, на свою прежнюю работу, уже в качестве «вольного». В 1964 года Термена отправили на пенсию. Но он хотел продолжать трудиться. Какое-то время Термен работал в московской консерватории, затем — в акустической лаборатории университета, «механиком 6-го разряда».
В 1991 году американец Стив Мартин собрался сделать фильм о Термене и организовал его поездку с дочерью в США. После Америки Термен съездил еще в Нидерланды, а в 1993 году Лев Давидович Термен скончался...