Оказалось, что даже новейшая (по тем временам) пеленгаторная техника, которую Делиус получил из Германии, не сразу смогла определить координаты рации Пеева. Квартира радиста Эмила Попова находилась в ложбине, и пеленгаторы не сразу смогли засечь ее. Пришлось проверить всех, кто работал с радиоаппаратурой в ремонтных мастерских, в магазинах и т.п. Это позволило ограничить число лиц, которые могли быть связаны с радистом, что в конечном счете и привело к обнаружению разведчика. Полиция разбила территорию города на секторы и во время работы радиостанции попеременно отключала электроэнергию в разных секторах. Подтянули машины с пеленгаторами. Радиста удалось захватить врасплох, во время работы. В руках полиции оказались серьезные компроматы: рация, программы радиосвязи, зашифрованная телеграмма.
Болгарская тайная полиция затеяла радиоигру с Москвой, рассчитывая раскрыть связи руководителя группы и внедрить в передаваемые сообщения дезинформацию. Эмил Попов согласился участвовать в игре, в надежде передать сигнал неблагополучия и работы под принуждением.
Охранники радиста почти целую неделю скучали у него на квартире. Их бдительность притупилась. Воспользовавшись моментом, когда дежурный охранник ненадолго отлучился, а остальные были увлечены игрой в карты, Эмил открыл окно, с помощью жены положил доску одним концом на край балкона, а другим на ограждение балкона лестничной клетки и перешел на него. Он спустился по лестнице, не забыл закрыть входную дверь на ключ и постарался задворками уйти как можно дальше от дома. Была поздняя осень, ночи стояли холодные, а Эмил не успел даже захватить пальто и кепку. В одном костюме, без документов и денег, он просился на ночлег к незнакомым людям. Везде получал отказ. В конце концов вынужден был пойти к своему старому другу Манолу. Он предоставил Эмилу ночлег, на следующий день подыскал ему комнату. Но хозяева квартиры заподозрили неладное и отказали квартиранту. Снова пришлось скитаться по временным квартирам. А когда хозяева спросили, не тот ли он человек, которого разыскивает полиция и за поимку которого обещано крупное вознаграждение, Эмил бежал в окрестности Софии и прятался в пещере. Продукты ему приносил Манол. Костер разжигать было опасно, а ночи становились все холоднее. Эмил простудился и вынужден был с температурой вернуться на квартиру друга. Благодаря случаю через знакомого мастера по ремонту радиоприемников о его бедственном положении узнал коммунист-подпольщик Марков и согласился взять Эмила к себе на конспиративную квартиру. У Маркова были пистолет и граната. Он сразу предупредил, что живым полицейским не сдастся. Когда полиция выследила подпольщиков, Марков, отстреливаясь, убил полицейского и погиб сам. Эмила арестовали.
Руководитель разведывательной группы Александр Пеев и его радист Эмил Попов по приговору суда были расстреляны.
Подробности процесса по делу Пеева и его товарищей стали известны благодаря инициативе их друзей.
В один из августовских дней 1954 г. обычная почта доставила в Отдел внешних сношений Министерства обороны СССР увесистую бандероль. На обертке бандероли пестрело около двадцати болгарских марок.
Мне поручили ознакомиться с ее содержанием. Когда посылку вскрыли, в ней оказалось три досье с документами процесса над советским разведчиком — болгарским патриотом-антифашистом Александром Пеевым и его боевыми товарищами.
Все члены нелегальной разведывательной группы, возглавлявшейся Пеевым, достойно держались в ходе следствия и на суде. Руководитель группы Пеев сделал все возможное, чтобы спасти от смерти своих боевых товарищей, взяв всю ответственность на себя. В архиве сохранились эти досье, и я не могу не рассказать о некоторых деталях, имеющих отношение к следствию и суду над болгарскими патриотами-антифашистами, которых не сломили ни пытки, ни суровый приговор.
В письме к сыну из тюрьмы Леев писал, что его адвокат занял правильную позицию: «Всякий, кто прочтет без предубеждения все радиограммы и мои объяснения к ним, — а я являюсь единственным человеком, который знает их содержание, и никто из подсудимых не имеет о них представления, — согласится и признает, что я защищал интересы Болгарии».
Следствие по делу Пеева было закончено. Прекратились допросы, разрешили читать книги. 12 сентября в письме из центральной тюрьмы он писал своим близким: «Сейчас с увлечением перечитываю “Войну и мир” — и хотя уже в третий раз — все мне видится по-новому и крайне интересным… Все столь внешне сдержанно, а внутренне так глубоко и правдиво… Если бы было время, хотел бы перечитать и романы Достоевского, особенно “Братьев Карамазовых”, “Идиота” и “Записки из Мертвого дома”…»