Окончательно его судьба была решена несколько позже, уже во время следствия, когда было обнаружено, что исполненный им от руки план места тайника был срисован с американской карты, используемой только гражданами США и работниками посольства США в Москве. Улица, где был заложен тайник, на плане Полещука имела старое название, как на американской карте, тогда как она была давно переименована. Кроме того, у него при обыске обнаружили и другую карту, на которой было отмечено место, где надо было поставить сигнал об изъятии тайника.
Первый допрос Полещука провел председатель КГБ Чебриков. Шпионская карьера подполковника Леонида Полещука в ЦРУ началась в 1974 году, в первые годы разрядки, когда правила поведения советских разведчиков за рубежом были несколько смягчены и им были разрешены более широкие контакты с американскими дипломатами и даже с работниками ЦРУ. Пользуясь новыми возможностями, Полещук стал посещать бары Катманду, столицы Непала, где он находился в первой командировке. Он быстро обратил на себя внимание местного резидента ЦРУ Беллингхэма, который постарался использовать его склонность к спиртному и азартным играм в казино.
Вскоре Полещук оказался в классической западне. Пытаясь отыграться в казино, он запустил руку в кассу резидентуры, чтобы покрыть растрату, прежде чем ее заметит начальство. Полещук согласился взять деньги взаймы у американцев и стал шпионом, погасив тем самым свой долг. Когда срок командировки Полещука в Катманду стал подходить к концу, он согласился на подготовку к «внутренним операциям в Москве», и его снабдили средствами тайнописи. Перед отъездом ему было сказано: в течение года не предпринимать попыток восстановления связи и постараться получить назначение с хорошим доступом к секретным сведениям. Через год Полещук должен был дать о себе знать, появившись в определенное время на конкретном перекрестке в меховой шапке, приобретенной им в Катманду, и с кожаной сумкой через плечо. Для проезжающего мимо работника ЦРУ это будет сигналом того, что он жив. После этого начнутся операции по связи. Были предусмотрены запасные даты этого сигнала, а также несколько почтовых открыток, которые Полещук мог отправить ЦРУ в качестве сигнала готовности к приему предназначенных для него односторонних радиопередач. ЦРУ знало, что Полещук может выполнить все эти условия и быть под контролем КГБ, но это был риск, с которым приходилось считаться, когда речь шла о работе с агентом в Москве.