Во время следующей встречи, в универмаге, Уокер передал несколько ключевых карточек шифра. За это он получил пять тысяч долларов– по тем временам огромную сумму. Кроме того, ему недвусмысленно дали понять, какое исключительное значение придается его работе. Уокеру было сказано, что в интересах его безопасности личные контакты с ним будут устанавливаться только в случае крайней необходимости, а связь следует поддерживать через «почтовые ящики». Уокер получил подробные инструкции, карты, фотографии мест, где находились его «почтовые ящики», и микрофотокамеру. Уокер заявил, что переснимать ею шифрматериалы и секретные документы в центре связи командующего подводным флотом США в Атлантическом регионе– задача простая. Позже он с презрением говорил: «Служба безопасности в универмагах поставлена куда лучше, чем на флоте». Еще он любил повторять, что конъюнктура рынка по продаже государственных секретов США исключительно благоприятствует покупателю, а отнюдь не продавцу.
17 ноября 1984 года дежурный ФБР ответил на телефонный звонок женщины, представившейся Барбарой Уокер. Она сообщила, что ее бывший муж снабжал СССР секретными документами, начиная с 1968 года. Дежурный переадресовал полученную им информацию сотруднику ФБР по месту проживания миссис Уокер, который потом написал докладную записку по итогам ее посещения на дому. История, рассказанная полупьяной женщиной о своем муже, с которым она не жила уже более десяти лет и которого яро ненавидела, показалась ему не заслуживавшей доверия. Более того, у посетившего Барбару сотрудника ФБР не было никаких оснований заподозрить, что и она, и другой анонимный «доброжелатель», в мае 1984 года письменно сообщивший в ФБР о крупной разведывательной операции иностранной державы на территории США и о своем намерении раскрыть ФБР ее детали, имели в виду одного и того же человека. Поэтому докладная записка этого сотрудника заканчивалась выводом о нецелесообразности дальнейшего расследования по факту звонка бывшей миссис Уокер.
Через три месяца, в соответствии с должностной инструкцией, доклад о ноябрьской беседе с Барбарой Уокер был направлен для дополнительной проверки другому сотруднику ФБР. Поскольку Уокер одно время состоял на военной службе, тот счел необходимым оповестить о нем своих коллег из ФБР, занимавшихся выявлением агентуры ГРУ в США. Повторный допрос Барбары и дополнительная информация, полученная из беседы в марте 1985 года с одной из дочерей Уокера, выявили такие детали разведывательных операций Уокера, которые нельзя было выдумать или вычитать из авантюрных романов. За Уокером была установлена слежка.
После шести недель безрезультатного наблюдения сотрудникам ФБР стало известно, что объект собирается отправиться в поездку на машине, о маршруте и пункте назначения которой Уокер сообщал своим знакомым весьма противоречивые сведения. Это могло означать, что Уокер собирался произвести очередной обмен «товар – деньги» с советской разведкой. В результате предпринятых ФБР мер этот обмен был сорван, а подозреваемый арестован с поличным. Правда, сотрудники ФБР, участвовавшие в этой операции, допустили одну ошибку. Увлекшись сбором улик против Уокера, они подобрали и оставленную им пустую жестяную банку, которая служила сигналом, что он готов к обмену. В результате связник Уокера, третий секретарь советского посольства в США, сотрудник КГБ А. Г. Ткаченко сумел ускользнуть от ФБР.
В ходе ареста неожиданно возникла критическая ситуация, когда Уокер, возглавивший после увольнения с военной службы собственное частное сыскное агентство и имевший в силу этого разрешение на ношение оружия, вытащил свой револьвер и направил на сотрудников ФБР. Промедление с выполнением их грозного приказа бросить оружие, не говоря уже о попытке оказать им вооруженное сопротивление, несомненно, стоило бы Уокеру жизни. После секундного колебания он подчинился.
Только после произведенного ареста в ФБР окончательно удостоверились, что Уокер работал на КГБ, а не на советскую военную разведку, так как она никогда не снабжала своих агентов фотографиями мест, где планировалось провести операцию по обмену добытых ими данных на деньги. На подготовленных Уокером к передаче КГБ материалах были обнаружены отпечатки пальцев его сына. Джон и Артур Уокеры были осуждены на пожизненное заключение, а Майкл – на двадцать пять лет тюрьмы. Через три дня после ареста Уокера Ткаченко по собственной инициативе покинул пределы США.