В январе 1965 года Эли Коэн был арестован сирийской контрразведкой. Как ни странно, причиной его задержания стали жалобы радистов посольства Индии, расположенного неподалеку от его дома, на помехи во время радиосеансов с Дели. Произведенная сирийскими специалистами проверка установила наличие несанкционированной антенны на крыше дома, в котором проживал Коэн. За два дня до ареста, во время радиосеанса с Тель-Авивом, разведчик столкнулся с проблемами, связанными с выходом в эфир. Затем произошло необъяснимое отключение электроэнергии, и он был вынужден использовать для своей рации аккумуляторные батареи. Сирийская контрразведка зафиксировала выход передатчика в радиоэфир даже после отключения электроэнергии в доме, в котором проживал Коэн.
Начальник контрразведки Сирии полковник Сувейдани доложил об аресте израильского шпиона президенту Асаду. Тот был поражен и приказал не разглашать это дело. Во время обыска на дому у Коэна были обнаружены два радиопередатчика, в кусках мыла — порошковая взрывчатка, миниатюрные детонаторы и таблетки с ядом. В других тайниках сирийские контрразведчики нашли динамит, другое шпионско-диверсионное оборудование. В тот же вечер они приказали Коэну связаться с Моссад по рации. Он выполнил этот приказ, однако сумел передать сигнал о том, что работает под контролем. Радиограмму приняли в Тель-Авиве, и сенсационная новость о провале одного из самых ценных разведчиков-нелегалов была доложена заместителю премьера Леви Эшколу. Эта весть произвела шоковое впечатление на Тель-Авив и Леви Эшкола. Было принято решение начать радиоигру с сирийской контрразведкой. Однако полковник Сувейдани разгадал замыслы мудрецов из Моссад и 24 января 1965 года приказал провалившемуся шпиону передать в свою штаб-квартиру телеграмму следующего содержания:
Спустя час сирийское радио официально сообщило об аресте агента Моссад.
Арестованного Коэна в тот же день поместили на военную базу в пригороде Дамаска. Вечером его посетил президент Асад. Коэн признался в том, что он шпион, и назвал свое настоящее имя. Для спасения этого видного разведчика израильский премьер попросил прессу развернуть пропагандистскую кампанию по дискредитации сирийского режима. Одновременно Израиль стал оказывать беспрецедентное давление на иностранных политических деятелей с тем, чтобы они выступили в защиту провалившегося разведчика, которому угрожает смертная казнь. Эта кампания носила глобальный характер. Подконтрольные Тель-Авиву органы массовой информации демонизировали Сирию и ее президента, на которого навешивались всякого рода ярлыки. Если верить израильской пропаганде того времени, то в Сирии окопались не только отдельные нацисты, но и, пожалуй, вся верхушка Третьего рейха. Это конечно же было так же далеко от истины, как созвездие Центавра от Земли.
Дело Коэна было передано в специальный военный трибунал. Для его защиты свои услуги предложили крупнейшие еврейские адвокаты из нескольких стран. Слушания по делу о шпионаже проходили при закрытых дверях, поскольку в ходе судебного процесса затрагивались вопросы национальной безопасности Сирии, в том числе и стратегические данные. Рассмотрев все обстоятельства дела и допросив свидетелей, 8 мая 1965 года сирийский суд приговорил Коэна к смертной казни через повешение. Израиль заявил о готовности обменять его на ряд арестованных палестинцев, проводивших разведывательную работу в этой стране в пользу Сирии. Моссад сделала попытку выкупить Коэна за один миллион долларов, однако все усилия оказались тщетными.
18 мая 1965 года Эли Коэна публично повесили на дамасской площади Ель-Марга. Перед смертью ему было дозволено написать по-арабски письмо жене и детям. В Израиле во всех синагогах прошли заупокойные службы в его память. На траурной церемонии сотрудников Моссад выступил его новый руководитель Меир Амит, который отметил, что Эли Коэн был «самым великим, лучшим из разведчиков этой службы».
В этих словах нет преувеличения. Эли Коэн был отобран для выполнения секретной миссии в Сирии еще при Исере Хареле и в течение ряда лет весьма эффективно работал, снабжая руководство Израиля исключительно важной для него стратегической информацией, которая, в частности, весьма пригодилась Тель-Авиву при подготовке войны против арабских стран 1967 года. Уже находясь в отставке, сам Исер Харел в своих мемуарах очень высоко оценил работу этого израильского разведчика-нелегала, который, как оказывается, провалился по чистой случайности.
Новая реорганизация Моссад