Но в 1961 году «Бен», а затем и вся его команда были арестованы (en flagrant delict), то есть с поличным. Как и в абсолютном большинстве подобных эпизодов, в основе провала было предательство, измена. На этот раз ниточка в руках МИ-6 (английской контрразведки) оказалась более длинной и сложной для распутывания. Изменником был не наш человек, а поляк, начальник управления научно-технической разведки в Польше, тогда дружественной нам стране. Он готовился к своей измене: брал в архиве дела, особенно дела, связанные с вопросами сотрудничества с КГБ. Поляк узнал, что в своё время в Варшаве русские с помощью польской службы завербовали сотрудника военно-морского атташе в посольстве Англии некоего Хафтона. Поляк передал всю информацию МИ-6. Хафтон тогда вёл всё делопроизводство, включая секретную часть на военно-морской базе в Портленде. Его арестовали, и он при первом же задержании раскололся и назвал свою помощницу Джи. Вскоре контрразведка выявила «Бена». Наружное наблюдение за «Беном» было организовано на высшем уровне, с участием нескольких бригад и десятков машин, сменявших одна другую. Улики были неопровержимыми. Передатчик и средства тайнописи найдены у Крогеров. Был найден и кусочек плёнки с текстом письма от жены «Бена» на русском.
Судили всех отдельно. «Бен» стал главным фигурантом на страницах английской прессы в течение многих недель.
На суде, а потом и в тюрьме он не терял присутствие духа и встречал «крутые» переделки даже с чувством юмора.
Он, уже в Москве, по возвращении из Англии, рассказывал, как для усиления эффекта его разоблачения английские службы нашли в Канаде и доставили в Лондон в зал суда отца настоящего Лонсдейла. Он выступал по подготовленному заранее сценарию, чтобы доказать, что «Бен» не его сын, а лицо подставное. Но адвокат «Бена» серией вопросов успешно выявил, что сын Лонсдейла вместе с матерью покинул отца и Канаду, когда ему ещё не было и года, и больше никогда отец с сыном не встречались. Отец-Лонсдейл был загнан в тупик и под смех зала признал, что, конечно, в такой ситуации сына опознать не может и не понимает, зачем его привезли на это заседание. Пресса дружно высмеяла провал следствия, хотя это не ослабило заметно накала разоблачений. Конон был приговорён к двадцати годам тюрьмы.
Первое время в заключении для Молодого было самым трудным. Его посадили в каторжный отсек тюрьмы с обязательной многочасовой работой на переборке свиной щетины. Работа не только нудная, но и очень вредная, так как чешуйки от щетины, попадая в лёгкие с дыханием, оседают там, и у людей, занятых такой работой, возникают серьёзные заболевания, вплоть до эмфиземы лёгких.
Когда Советский Союз на уровне адвокатов фактически признал Молодого своим гражданином, его перевели в общее, с более приемлемыми условиями жизни отделение тюрьмы с обязательными прогулками во дворе. Конон рассказывал о своём пребывании в тюрьме с любопытными подробностями. Он, как грамотный юрист, тщательно изучил тюремный регламент и отыскал в нём положение, по которому заключённый имел право получать газету, издаваемую в его родном городе, за счёт тюрьмы. Молодой попросился на приём к начальнику тюрьмы, подал тому соответствующее заявление по всей форме, прося выписать для него газету из его родного города, т. е. из Москвы (к этому времени вопрос о том, что Конон из Советского Союза, уже был признан официально). Конон попросил выписать ему ежедневную московскую газету «Правда». Следует сказать, что англичане, подумав, выписали «Правду» для Конона, признав, что закон есть закон, и его в любом случае нужно соблюдать.
Несколько позднее в Венгрии, не без помощи венгерских друзей, был задержан, а затем доставлен в Москву английский бизнесмен средней руки Винн. Винн предстал перед судом рядом с Пеньковским. Он был известен как агент Сикрет сервис, действовавший как связной Пеньковского. Суд был в Москве, в Доме Советов, на высшем уровне. Подсудимые сидели просто на стульях на сцене в десяти метрах друг от друга. Пеньковский постоянно вскакивал, выбегал вперёд и кричал, что он «разоблачит английского шпиона», имея в виду Винна. Создавалось впечатление, что главный фигурант не понимал, что судят-то в первую голову его и расстреляют вскоре его, а Винна-то отдадут англичанам. Так и произошло. Но отдали Винна не просто так.
Вокруг суда над Винном в Англии возникли шумные протесты, в том числе в адрес английской разведки. МИ-5 обвиняли в том, что они задействовали в России по очень серьёзному делу не профессионала, а «бедного» бизнесмена, нарушая все английские принятые понятия. Может быть, поэтому англичане быстро и с очевидным желанием согласились на обмен Конона Молодого на Винна. Хотя, как говорили, обмен был далеко не равным.