В 1980 году Поляков уволился, чтобы отдаться своей страсти — рыбалке, охоте и работе по дереву, но КГБ в конечном счете выявил его. Как и в деле Огородника, причиной было не обнаружение технического оборудования или раскрытие методов работы. Оба агента были выданы американцами, работавшими на советскую разведку.
Первым был специальный агент ФБР Роберт Хансен, который познакомился с делом офицера ГРУ Полякова в 1979 году во время службы в нью-йоркском подразделении контрразведки. В ГРУ известие о связи Полякова с американской разведкой было поставлено под сомнение, в то время все это казалось невероятным. Поляков был уважаемым высокопоставленным офицером. Несколько робких попыток начать полное расследование были «спущены на тормозах». В советской военной разведке считали, что, бросая тень подозрения на генерал-лейтенанта, можно погубить и собственную карьеру, если обвинения окажутся ложными, и совсем немногие в ГРУ были готовы рисковать.
Но в мае 1985 года офицер ЦРУ Олдрич Эймс сообщил о Полякове в КГБ, который уже начал разрабатывать генерала как агента ЦРУ. В конце расследования КГБ выманил Полякова подальше от его скромной дачи под Москвой и затем арестовал. Надежные источники сообщили, что во время допросов он в деталях рассказал обо всем, что он передал американцам. После допросов и суда его казнили в 1988 году.
Милтон Бирден о Полякове
В момент своего ареста Дмитрий Федорович Поляков сразу же понял, что его долгое путешествие подошло к концу. Больше не надо прятаться или беспокоиться, услышав стук в дверь.
Первоначальная проверка Полякова была начата после получения ГРУ первого сигнала в 1979 году от Роберта Хансена. Полякова отозвали из-за границы и отправили в отставку, но тут вмешался генерал из контрразведки, который считал, что генерал Советской армии не может быть шпионом. Поляков вышел в отставку и начал новую жизнь — копошился на даче, занимался внуками, столярничал.
Пять лет спустя недостающее звено этой головоломки встало на место. КГБ наконец получил компрометирующие данные на генерала прямо из источника в Лэнгли.