Спустя год после этого отец Илья был арестован. Случилось это так. Некоторые из духовных детей священника работали в институте методов внешкольной работы. 23 сентября 1930 года в этом институте было проведено собрание, посвященное докладу о вредительстве в рабочем снабжении. После доклада была принята резолюция с требованием смертной казни для политических врагов. От сотрудников института потребовали, чтобы все проголосовали. Верующие женщины воздержались от голосования. Одна из них, Мария Ивановна Михайлова, заявила, что общее собрание не суд, что она против того, чтобы судить кого-либо, против смертной казни и вообще против насилия и суровых мер. Администрация института приняла решение об исключении ее из института. Однако нашлись верующие и не верующие, но сочувствующие ей люди, и они стали хлопотать перед властями о восстановлении справедливости, доказывая, что увольнение было незаконным. Тогда ОГПУ решило арестовать женщин и вместе с ними арестовать их духовного отца протоиерея Илью, а также наказать некоторых, помогавших им хлопотать, уволив их с работы.
26 октября 1930 года власти арестовали протоиерея Илью и он был заключен в Бутырскую тюрьму. Евгения Леонидовна вспоминала об аресте мужа: «За ним пришли поздно ночью. После краткого обыска наши»гости»собрались уходить. Когда батюшка совсем оделся, я сказала, что теперь надо помолиться. Они не протестовали, стояли без шапок. Я прочитала молитву, поклонилась в землю своему дорогому, он меня благословил, я его перекрестила и поцеловала.
Все вместе вышли из дома. Я его спросила:«Что ты сейчас чувствуешь?» — «Глубочайший мир, — ответил он. — Я всегда учил своих духовных детей словом, а теперь буду учить их и своим примером»».
В тюрьме отец Илья был помещен в небольшую общую камеру, где было столько людей, что на полу между нар лечь было негде, и первое время он спал на заплеванном, грязном полу под нарами. Через некоторое время ему уступил свое место на верхних нарах один добрый юноша. Место было очень узким, всего в одну доску, рядом с парашей. В тюрьме шпана сразу же обворовала священника.
Дело отца Ильи вел сотрудник секретного отделения ОГПУ Брауде, который настойчиво добивался, чтобы священник оговорил себя и других, подтвердив следственные домыслы, будто бы он состоял вместе с духовными детьми в контрреволюционной монархической организации.
Отвечая на его вопросы, отец Илья сказал, что он «священник тихоновского толка, с заграницей никакой связи не имеет. От всякой политики отошел. Как человек верующий, с коммунизмом я идти не могу. Идеи монархизма в настоящее время мне кажутся нелепыми. Вредительство я считаю подлостью; если человек не согласен с политикой советской власти, он должен говорить прямо. На эту ложь нет Божьего благословения. Михайлова подошла ко мне уже после своего выступления на митинге по поводу вредителей. Пришла и рассказала об этом. Она сказала, что выступила так, потому что это собрание и темы о вредительстве были для нее неожиданными и она была не подготовлена. Михайлова — моя духовная дочь и руководствовалась моим мнением, поэтому она и обратилась ко мне после своего выступления. Я ей ответил, что нельзя смешивать духовную жизнь с политикой. Голосуя против, она выступит против государства, и поэтому ей не нужно было этого делать. Больше у нас разговора с Михайловой на эту тему не было».
По окончании следствия сотрудник секретного отдела ОГПУ Брауде в обвинительном заключении написал: «По имеющимся в 5–м отделении секретного отдела ОГПУ проверенным сведениям, эта правая группировка педагогов, собираясь нелегально на частных квартирах, обсуждала создавшееся положение и решила выступить в защиту Михайловой, использовав этот инцидент для антисоветской агитации и борьбы с советской властью части сотрудников института.
Предпринятыми 5–м отделением секретного отдела ОГПУ мерами было установлено, что Михайлова является церковницей, тихоновкой, тесно связанной с активными контрреволюционными монархическими кругами, и в своем выступлении являлась их рупором. Было установлено также, что Михайлова усиленно посещает церкви, попов и квартиры многих других церковников–тихоновцев, известных ОГПУ как контрреволюционный, монархический элемент. В частности, Михайлова постоянно посещала квартиру давно известного ОГПУ монархиста, попа церкви Григория Неокесарийского Четверухина.