Этот подозрительный факт, как упоминалось ранее, и был зафиксирован сотрудниками наружного наблюдения. Затем уже все действия подозреваемого в шпионаже и его встречи с иностранцами контролировались чекистами, что позволяло не только разоблачить матерого шпиона, но и вскрыть его связи с разведчиками США и Великобритании, работавшими легально под «крышами» соответствующих посольств в Москве. А их, этих преступных связей, было много, прямо или косвенно обеспечивающих безопасность работы Пеньковского и Винна в столице. Это прежде всего сотрудники английского посольства: А. Рауссел, г. Кауэлл, его жена П. Кауэлл, Р Чизхолм и его жена А. Чизхолм, Д. Варлей, Ф. Стюарт, и сотрудники посольства США — А. Дэвисон, Х. Монтгомери, Р. Карлсон, Р. Джэкоб и В. Джонс.
В 1962 году в ходе агентурно-оперативных мероприятий был получен визуально еще один серьезный уликовый факт. Оперативники зафиксировали момент фотографирования Пеньковским в квартире на подоконнике окна каких-то документов, что дало еще одно основание подозревать его в причастности к разведке противника. Надо отметить, что такую «процедуру с бумагами» он проделывал несколько дней подряд.
Участник тех событий И.А. Ермолаев пояснил, что наблюдение за шпионом велось из окна дома напротив. Уже тогда, как видно, уровень спецтехники позволял фиксировать не только манипуляции подозреваемого в шпионаже с листами машинописного текста, но и четко определить содержание его работы с неизвестным фотоаппаратом. Как потом выяснилось, это была шпионская мини-фотокамера «Минокс». Сомнения после этого рассеялись — это был явный шпион.
22 октября 1962 года, после получения санкции от Генерального прокурора, Пеньковский был арестован на выходе из здания Госкомитета по координации научно-исследовательских работ. В ходе обыска в его квартире чекисты обнаружили тайник с арсеналом шпионского снаряжения: шифры, коды, средства тайнописи, два фотоаппарата «Минокс», микрофотопленки, машинописные листы секретных документов. На столе стояла пишущая машинка, на которой он перепечатывал некоторые записи для того, чтобы легче читались тексты — шпионские донесения — хозяевами в разведцентрах США и Великобритании, и радиоприемник, на котором прослушивались радиопередачи по линии «центр — агент». Тогда же была изъята и инструкция, по которой он обучался и действовал в личине оборотня. В частности, в ней давались такие рекомендации по радиосвязи:
«Мы считаем, что этот способ имеет большие преимущества с точки зрения безопасности…Вам очень важно натренироваться, чтобы вы могли узнать и записать цифры при передаче. Для этого нужно просто регулярно практиковаться».
Более детально говорилось о тайниках:
«Они будут оставаться основным способом для посылки сообщений и материалов Вами. Для оперативности этого способа нам необходимы описания тайников, обещанные Вами. Вам придется в будущем находить и другие. При выборе тайников имейте в виду, что они должны находиться в местах, нормально доступных иностранцам. Мы считаем, что будет лучше, если мы будем заранее согласовывать день и час, в который Вы будете заряжать условленный тайник, чтобы мы могли его сразу же опустошить, не дожидаясь сигнала.»
Дальше в шести пунктах шло подробное разъяснение технологии работы с тайниками.
Спустя некоторое время полковник юстиции в отставке В. Смольников в статье «Неотвратимое возмездие» напишет, что во исполнение этих инструкций «.Пеньковский с рвением приступил к выполнению заданий иностранных разведок. Он фотографировал технические отчеты и другие секретные материалы, выуживая данные военного характера у своих знакомых военнослужащих, фиксировал те сведения о советском вооружении, которое он получил во время службы в армии».
На следствии, а затем на суде Пеньковский признался, что преступную связь с английской и американской разведками он установил исключительно из корыстных соображений — не хватало денег на развлечения с собутыльниками и женщинами легкого поведения. Наглядней всего характеризует авантюризм шпиона его письмо руководству КГБ СССР при СМ СССР, написанное на третий день после ареста.
«Прошу Вас оказать мне доверие и помочь реабилитироваться и вернуться в наше Общество и в свою семью ценой огромнейшей пользы, которую я сейчас еще имею возможность принести. Я смогу вырвать у врага гораздо больше сведений и материалов, нежели передал.
Это реально с точки зрения сложившихся в настоящее время условий, что является моей жизненной целью. Не превращайте меня в труп — это будет подарком врагу. Забросьте меня туда, где меня ждут. Большего вреда я уже не принесу, и Вы ничем не рискуете.
Беру на себя следующие условия: если изменю своему обещанию и буду присылать некачественные материалы или «дезу» — уничтожьте семью, да и со мной Вы можете всегда расправиться. Но этого не будет. В горячем стремлении принести сейчас реальную пользу Родине — моя сила.
Помогите искупить преступление.