В районе Пскова в это время проходили учения авиации, и по ошибке самолету Руста было присвоено обозначение «свой» как участнику учебных полетов. Покинув зону учений, «Сессна», тем не менее, не была идентифицирована в качестве нарушителя. Ее — опять же по ошибке — посчитали участником поисково-спасательной операции, проводящейся по факту случившегося накануне крушения самолета ВВС близ Торжка. Только при вхождении самолета в зону контроля Московского округа ПВО в нем опознали постороннего. Однако ни командующий шестой армией ПВО, ни Центральный командный пункт ПВО, ни Генеральный штаб ПВО не посчитали его «чужим», приняв за простого нарушителя режима полетов, то есть «своего». Советские легкомоторные самолеты, поднявшиеся в воздух без своевременной заявки на полет, не были большой редкостью и не воспринимались как цели особой важности. В это время ухудшилась погода, пошел дождь, «Сессна» нырнула в подоблачное пространство и пропала с радаров.
В 18.30 самолет вошел в воздушное пространство Москвы. Поначалу Руст планировал приземлиться в Кремле, но кремлевская Ивановская площадь оказалась для этого слишком мала. Для посадки подходила Красная площадь, но на ней в тот момент находилось много людей. Немец в дальнейшем так вспоминал о своем намерении приземлиться на главную площадь страны:
Осознав невозможность посадки на Красной площади, Руст сделал последний разворот над гостиницей «Россия» и стал готовиться к приземлению на Большой Москворецкий мост. Он начал снижаться над ул. Большая Ордынка, крылья самолета едва не касались крыш. Постовой ГАИ, заметив приближение самолета, предупредительно включил по обеим сторонам моста красный сигнал светофора. Самолет идеально попал в пространство между натянутыми по обеим сторонам моста линиями троллейбусной сети. «Сессна» благополучно приземлилась и по инерции докатилась по Васильевскому Спуску до храма Василия Блаженного и Спасской башни Кремля. На часах было 18.55.
Впоследствии Руст так говорил о первых минутах после приземления:
«Тут я заглушил мотор и долго сидел в кабине, целых четверть часа. Я спрашивал себя, не стоит ли вновь взлететь и вернуться назад. Слишком поздно, Матиас, ответил я сам себе. Горючего не хватит. Я решился, открыл кабину и спустился. Меня сразу же окружила толпа.»
Руст выбрался из кабины в ярко-красном комбинезоне, и его окружила толпа, полагавшая, что снимают кино. Через некоторое время на место приземления прибыл наряд милиции, у Руста спросили визу и, получив отрицательный ответ, забрали нарушителя границы в отделение.
За дело взялись следователи КГБ. На допросах они пытались найти связь между полетом Руста и западными спецслужбами. Порой следователи прямо требовали от немецкого пилота признаться в получении денег за эту провокацию. Сотрудники КГБ недоумевали, как нарушитель в большом городе в точности вышел на Красную площадь. На это они получили прямой и бесхитростный ответ, который никак не вязался с подозрением в шпионаже:
После допроса Руста перевезли в Лефортовскую тюрьму, где он провел значительную часть периода от начала следствия до суда и время после вынесения приговора. Несмотря на достаточно комфортные условия пребывания, Руст пребывал в подавленном состоянии. Он боялся, что на волю ему уже не выйти. На нервной почве за несколько недель он похудел на 10 кг. Для поддержания общения к нему в двухместную камеру подселили пойманного на фарцовке в гостинице «Астория» учителя английского языка Александра. Тот пересказывал ему на английском языке заметки из газеты «Правда», внося в тюремную жизнь хоть какое-то разнообразие. В камере Руст пытался учить русский язык, но дальше фраз «Я хочу домой», «Я лечу домой», «самолет» и «извините» дело не пошло.