Когда 4 июля Поляков получил приглашение прибыть в штаб-квартиру ГРУ, где через два дня должна была состояться церемония проводов уходящих в отставку, он инстинктивно почувствовал, что настал час расплаты. Этот предлог насторожил его, и подозрения только усилились, когда его сын Пётр, также служивший в ГРУ, сказал, что заметил на узкой дороге, ведущей к даче, пост наблюдения. Поляков сказал сыну, чтобы тот держал свои наблюдения при себе. Он не хотел портить праздничное настроение родственникам, собравшимся отметить его 65-летний юбилей.
Арест в понедельник был хорошо отрепетированной демонстрацией ярости. Как только он в парадной форме с орденами на груди пошел в штаб-квартиру ГРУ, на него набросились пять человек. Один зажал его голову удушающим приемом, а другие сняли с него китель и рубашку на тот случай, если у него там была спрятана капсула с ядом.
Дмитрий Поляков не сопротивлялся. Он просто повис на руках, державших его, как в тисках, людей. Полякова раздели догола и быстро обыскали на предмет выявления скрытых на теле «специальных средств». Потом его переодели в голубой тренировочный костюм КГБ, надели наручники и объявили, в чем он обвиняется. Его единственной просьбой было избавить жену и детей от любых подозрений и унижений.
Когда начались допросы, Поляков не оправдывался. Он заявил, что у него была масса возможностей уехать из Советского Союза, но считал это для себя неприемлемым. Все, что он делал, делалось ради русского народа, а не против него. Чтобы с ним не стало, добавил он следователям, это был его крест. Ион будет нести его с честью. Это тоже будет его вклад в приближение революции в умах людей в СССР. Он сказал, что является социал-демократом европейского типа. Именно в силу этих причин он на протяжении нескольких десятилетий вел свою борьбу. Теперь смерть станет еще одним этапом его борьбы.
Поляков рассказал историю своей жизни легко и без принуждения. Рассказал все подробно, с некоторой гордостью, которая нервировала его следователей. Не отступив от своих убеждений в том, что все делал правильно, он утверждал, что, если бы снова возникла возможность выбора, сделал бы то же самое.
Поляков родился на Украине в 1921 году. Незадолго до начала Второй мировой войны он окончил Военную академию во Фрунзе как раз вовремя, чтобы попасть офицером-артиллеристом на фронт. Опыт войны навсегда остался в его памяти и определил его самосознание как представителя поколения, остановившего Третий рейх.