Из-за частых пререканий с судьей и непредвиденных реплик со стороны Тимошенко во время выступления свидетелей судья неоднократно выдворял Тимошенко из зала, а 5 августа она была арестована прямо в зале суда «за системные нарушения» и за то, что она «препятствовала допросу свидетелей». Арестовали ее как раз в тот день, когда в суде выступал в качестве свидетеля премьер-министр Украины Николай Азаров.
По мнению самой Тимошенко, ее арестовали из-за ее неудобных вопросов премьер-министру по поводу коррупционных связей Азарова и РосУкрЭнерго, а также бизнеса его сына, основанного на бюджетных ассигнованиях. Арест Тимошенко в зале суда можно было объяснить и тем, что в этот период многие «свидетели обвинения», в частности бывший замгенпрокурора Татьяна Корнякова и экс-министр экономики Украины Юрий Продан, стали давать показания, оправдывавшие Тимошенко, что явно не понравилось «сценаристам» судебных слушаний.
Факт ареста Тимошенко вызвал волну возмущения со стороны митингующих, каждый раз собиравшихся у здания суда и пытавшихся прорваться в здание через задний дворик. Однако бойцы ОМОН (отряд милиции особого назначения) сумели вывезти Тимошенко в следственный изолятор Лукьяновской тюрьмы в Киеве. Ситуация была неоднозначной. Тимошенко справедливо считала, что Янукович планирует ее убийство. Поэтому после ареста она выступила с соответствующим заявлением: «Я хочу заявить, что у меня нет никакой склонности к самоубийству. Трюки, которые они проделали с Кирпой и Кравченко, им повторять не стоит. Я никогда не покончу свою жизнь самоубийством».
Разразился международный скандал. Многие страны высказали неудовлетворение ходом судебного процесса, имеющего политический характер. Европейский союз, США и лидеры ряда государств выразили свою озабоченность случившимся и потребовали немедленно освободить бывшего премьер-министра Украины. Даже российский МИД выступил с заявлением, что все договоры между двумя странами были заключены в соответствии с национальным законодательством обоих государств, международным правом и указаниями президентов России и Украины.
С большим интересом общественность ожидала выступления Ющенко. Его показания вызвали полярную реакцию: «радостную» у сторонников власти, негативную у сторонников Тимошенко. Ющенко заявил, что Тимошенко скрывала от него реальную цену на газ и что он не отзывал главу «Нафтогаза» Дубину с переговоров. Между тем многочисленные свидетельства очевидцев указывали на обратное, а российская сторона подчеркнула, что переговоры были прекращены по указанию Ющенко. Поведение на суде Ющенко было явно продиктовано защитой интересов посреднической фирмы РосУкрЭнерго, хотя сам Ющенко на суде свою причастность к этой компании отрицал.
При выходе из зала суда сторонники Тимошенко, скандируя «Позор!», закидали автомобиль экс-президента Украины яйцами. Комитет противодействия диктатуре, состоявший из одиннадцати оппозиционных партий, потребовал от «Нашей Украины» исключить Ющенко из числа почетных председателей партии, а Тимошенко в знак возмущения отказалась задавать Ющенко вопросы, отметив только, что не согласна с его показаниями. Она отметила, что будет давать свидетельские показания только после того, как к делу будут приобщены подписанные в 2009 году контракты между «Нафтогазом Украины» и Укртрансгазом о закупке технического газа, определявшие цену за газ, и аудиторский отчет международной аудиторской компании Ernst & Young по деятельности НАК «Нафтогаз Украины» за 2009 год, свидетельствовавший об отсутствии убытков у «Нафтогаза Украины» по «техническому газу» при реализации договоренностей между Украиной и Россией. Эти важные документы, однако, так и не были приобщены к делу. Вместо них судья принял во внимание «Комиссионную справку по отдельным вопросам финансово-хозяйственной деятельности НАК «Нафтогаз» за 2008—2009 год», составленную по указанию Азарова группой экспертов без привлечения международных независимых аудиторов. К делу не были приобщены также документы, представленные экс-министром экономики Проданом, показывавшие, что никаких директив Кабмина не было, а были «директивы» премьер-министра Тимошенко, допускаемые законом.
Генеральная прокуратура строила свои обвинения на том, что регламент Кабинета Министров не предусматривает за премьер-министром права издавать личные директивы. Поэтому Тимошенко судили не только «за нарушение закона», но и за «действия, которые в законе не описаны как «разрешенные»», хотя в ходе судебного разбирательства было выявлено, что на документах, выданных экс-главе «Нафтогаза Украины» Дубине, было написано только слово «директивы» (без слова «правительства»), а внизу стояла подпись Тимошенко как премьер-министра.