Анализ собранных в процессе оперативной разработки материалов позволял оперативникам сделать предположение, что он был завербован американской разведкой в 1974 г. в Алжире и после возвращения в Советский Союз передал ей информацию о ГРУ. Таким образом шпионская деятельность Филатова в пользу США была доказана и не вызывала никаких сомнений.
Филатов был задержан. Сразу, в присутствии понятых, был произведен его личный обыск. Затем его доставили в Лефортовский следственный изолятор.
Перед началом допроса в соответствии со ст. 123 УПК РСФСР Филатову было объявлено, что он арестован за измену Родине. Прослушав затем постановление о применении к нему меры пресечения в виде заключения под стражу, Филатов взволнованно заявил, что постановление ему понятно, однако свой арест считает недоразумением. Однако затем, оценив свое положение, принял решение рассказать всю правду.
19 августа 1977 г. при обыске у Филатова на квартире, в специально оборудованном тайнике, были обнаружены подробные инструкции о способах связи с разведцентром США, шифровальные блокноты, тайнописная копировальная бумага, а также специальная радио- и фотоаппаратура.
Согласно показаниям Филатова от 17 августа 1977 г., сотрудники резидентуры ЦРУ в Москве 2 сентября 1977 г. должны были через находившийся на Костомаровской набережной тайник передать ему шпионские материалы. Сигналом к началу тайниковой операции, подтверждавшем готовность Филатова изъять шпионскую закладку, должен был послужить его звонок по телефону с 13 часов 30 минут до 14 часов 31 августа. Услышав ответ, он, по его утверждению, должен был только сказать: добавочный триста три восемь, а затем через секунду после этого, не произнося больше никаких слов, повесить трубку.
Далее агенту в день проведения операции, около 23 часов, предлагалось, держась направления к Садовому кольцу, пройтись от моста по правой стороне Костомаровской набережной вдоль реки Яузы. Пройдя Костомаровский и Наставнический переулки, агент должен был увидеть зеленый забор, тянувшийся примерно на 15 м. Вот здесь, где в самом начале этого забора, дорога на Костомаровской набережной делала крутой поворот, его и будет ждать выброшенный из машины контейнер, закамуфлированный под пустотелый обрезок кабеля, обмотанный в темную, промасленную тряпку.
Сотрудники оперативной группы посовещавшись, решили захватить американских разведчиков с поличным и разработали план оперативных мероприятий по их захвату.
По мнению оперативников, выброс контейнера из машины, по всей видимости, должен произойти там, где набережная делала крутой поворот, тем самым машина американцев могла на время исчезнуть из поля зрения возможного наружного наблюдения и сидевшим в ней легче всего было выбросить контейнер. Здесь за забором решили выставить два тщательно замаскированных поста наружного наблюдения, основной задачей которых являлась фиксация выброса контейнера. Чуть дальше, возле автозаправочной станции на Костомаровской набережной, находившейся в 55 м от зеленого забора, высотой примерно 2 м, должны были располагаться другие посты служб КГБ.
В 13 часов 40 минут Филатов набрал нужный номер и произнес условленную фразу.
2 сентября легковая автомашина с государственным номерным знаком Д–04–616 отъехала от здания американского посольства около 19 часов. За рулем находился молодой мужчина, рядом с ним сидела женщина. Машина больше трех часов ездила по Москве, американцы не раз проводили проверочные действия по установлению за ними наружного наблюдения. Они посетили несколько продовольственных магазинов, где также занимались выявлением «наружки». В 22 часа 45 минут автомашина выехала на пустынную Костомаровскую набережную и направились в сторону Садового кольца. Тишина и спокойствие, на дороге никого нет. Но это так казалось только ехавшим в машине американцам. В действительности, за их машиной следили десятки глаз.
Машина американцев ехала совсем медленно. Вот на крутом повороте набережной мужчина совсем притормозил и в этот момент из открытого окна машины женщина выбросила к забору какой-то темный предмет. Это заметили все участники операции и находившиеся с ними понятые. Машина прибавила скорость и тут перед американцами, не доезжая АЗС, неожиданно появился гаишник, который светящимся жезлом приказывал им остановиться. Американец затормозил. Появились люди, окружив машину, потребовали, чтобы американцы вышли из нее. Выйдя без особой охоты из машины, среднего роста мужчина в белой футболке представился американским дипломатом В. Крокеттом.