В Великобритании на основе материалов, полученных от Чернова, был арестован в 1972 году младший лейтенант ВВС Дэвид Бингем. Он был завербован офицером ГРУ Л.Т. Кузьминым в начале 1970 года и в течение двух лет передавал ему секретные документы, к которым имел доступ на военно-морской базе в Портсмуте. Поеме ареста он был обвинен в шпионаже и приговорен к двадцати одному году тюремного заключения.
Наибольший урон от предательства Чернова понесла агентурная сеть ГРУ во Франции. В 1973 году ФБР передало сведения, касавшиеся Франции, полученные от Чернова, Управлению по охране территории. В результате розыска, проведенного французской контрразведкой, была раскрыта значительная часть агентурной сети ГРУ. Пятнадцатого марта 1977 года был арестован 54-летний Серж Фабиев, резидент агентурной группы, завербованный в 1963 году С. Кудрявцевым. Вместе с ним были одержаны 17, 20 и 21 марта Джованни Ферреро, Роже Лаваль и Марк Лефевр. Суд, состоявшийся в январе 1978 года, приговорил Фабиева к двадцати годам тюремного заключения, Лефевра — к пятнадцати годам, Ферреро — к восьми годам. Лаваль, у которого во время следствия обнаружились провалы в памяти, был помещен в психиатрическую лечебницу с диагнозом «слабоумие» и на суде не фигурировал. А в октябре 1977 года Управлением по охране территории был арестован другой агент ГРУ — Жорж Бофис, давний член ФКП, работавший на ГРУ с 1963 года. Учитывая его боевое прошлое и участие в движении Сопротивления, суд приговорил его к восьми годам тюремного заключения.
После 1972 года Чернов, по его словам, прекратил отношения с американцами. Да это и неудивительно, так как в это время он уже «пил по-черному» и был изгнан из ЦК КПСС за пьянку и за утерю секретного справочника, в котором содержались сведения обо всех нелегальных коммунистических лидерах. После этого Чернов пьянствовал уже совсем беспробудно и даже пытался покончить с собой, но остался жив. В 1980 году, разругавшись с женой и детьми, он отправился в Сочи, где ему удалось взять себя в руки. Потом переехал в Подмосковье и, поселившись в деревне, занялся сельским хозяйством.
Однако после ареста в 1986 году генерала Полякова Черновым заинтересовались в Следственном управлении КГБ. Дело в том, что на одном из допросов в 1987 году Поляков заявил:
«Во время встречи в 1980 году в Дели с сотрудником американской разведки мне стало известно, что Чернов передавал американцам тайнописи и другие материалы, к которым имел доступ по роду службы».
Впрочем, вполне возможно, что сведения о предательстве Чернова были получены от Эймса, завербованного весной 1985 года.
Так или иначе, но с этого времени Черновым занялась военная контрразведка, однако никаких доказательств его контактов с ЦРУ не было выявлено. Поэтому никто из руководства КГБ не решился дать санкцию на его арест. И только в 1990 году заместитель начальника отдела Следственного управления КГБ B.C. Васиннко подвигнул Главную военную прокуратуру на задержание Чернова.
На первом же допросе Чернов стал давать показания. Видимо, он решил, что его предали американцы. Когда через несколько месяцев Чернов рассказал все, следователь В.В. Ренев, который вел его дело, попросил его представить вещественное доказательство содеянного. Нот что он сам вспоминает по этому поводу: