8 июня 1985 г. специально выделенная группа сотрудников ВГУ и 6-го управления приступила к осуществлению мероприятия по негласному осмотру квартиры. Оно началось после поступления на базу сообщений о местах нахождения «Радиста», его жены, сына и брата. Контроль за их поведением осуществляли бригады наружного наблюдения. Было также предусмотрено, что в случае неожиданного появления у дома объекта в Москве его сына или брата, они будут остановлены у входа в подъезд оперативниками, действовавшими под прикрытием сотрудников милиции, доставлены в 11-е отделение милиции, где будут задержаны на время, необходимое для выхода из квартиры объекта группы проникновения.
Связь всех групп обеспечения с базой осуществлялась по телефону или с использованием аппаратуры засекреченной радиосвязи, при переговорах применялся специально разработанный код, имевшийся у всех участников операции.
В 9.30 после опробования ключей в квартиру «Радиста» вошла группа проникновения из четырех оперативных сотрудников.
В процессе осмотра группой проникновения квартиры «Радиста» был обнаружен большой комплекс материалов, анализ которых показал, что в них изложены закрытые сведения о состоянии разработок в НИИ радиостроения МРП СССР бортовых радиолокационных систем для некоторых видов советских авиационных комплексов. В совокупности все выявленные документы и обнаруженная в квартире «Радиста» радиоэлектронная аппаратура позволяли сделать вывод о шпионском характере материалов и возможной причастности его автора к агентуре спецслужб противника.
В 15.30 о результатах осмотра было сообщено на базу, а затем в соответствии с указанием фотографии обнаруженных документов и техники доложены руководству.
В связи с тем, что были добыты вещественные доказательства, неопровержимо свидетельствовавшие о проведении Толкачевым шпионской деятельности, ДОП «Радист» перевели в дело оперативной разработки с постановкой ее на учет с окраской «измена Родине в форме шпионажа».
Вечером 8 июня состоялось заседание штаба по руководству операцией. Ф.А. Щербак доложил штабу о результатах негласного обыска в квартире «Радиста», обнаруженных доказательствах, указывавших на его связь с разведкой США. В их числе он назвал собственноручные записи «Радиста», в которых шпион сообщал американцам о некоторых новых оборонных разработках в НИИ радиостроения, а также высказывал ряд личных просьб и предлагал очередную встречу с ним провести в ноябре 1985 г.
Начальник 6-го управления остановился подробно на анализе обнаруженных материалов, проведенном его оперативниками, которые единодушно согласились в мнении, что следующая явка американцев с «Радистом» должна состояться в ближайшие дни. Щербак отметил, что и он согласен со своими аналитиками, поэтому выносит предложение о негласном задержании «Радиста» 9 июня при возвращении его домой с дачи и проведении допроса в Следственном отделе КГБ СССР.
Большинством присутствовавших предложение Ф.А. Щербака было одобрено. Необходимо было изучить маршрут движения «Радиста» с дачи, выбрать участок трассы, на котором будет осуществлено негласное его задержание.
Как было известно из телефонного разговора с сыном Олегом, «Радист» намерен был выехать из дачи домой 9 июня около 20 часов.
Тщательное изучение маршрутов возможного возвращения «Радиста» в Москву показало, что наиболее удобным местом для его негласного задержания являлся 21-й км Рогачевского шоссе, которое отвечало требованиям обеспечения конспирации в действиях группы захвата. Вот здесь, выставив пост под прикрытием работников Госавтоинспекции, контрразведчики решили ждать возвращавшегося домой в Москву «Радиста».
Группа захвата под руководством В.Н. Зайцева, состоявшая из сотрудников спецподразделения КГБ Группы «А», располагалась в автомобиле РАФ, рядом с машиной ГАИ. На этом участке контрразведчики решили остановить «жигули» объекта под предлогом проверки водительских документов. При этом группа захвата была предупреждена, что у «Радиста» при себе может быть камуфляж с сильнодействующим ядом, поэтому в рафике он должен быть сразу после задержания переодет в заранее подготовленную одежду.
Утром 9 июня 1985 г. группа оперативных работников продолжила негласный осмотр квартиры «Радиста». После его окончания состоялось заседание штаба по руководству операцией, на нем было доложено об обнаруженных новых материалах и предметах шпионского снаряжения в квартире «Радиста». В их числе были обнаружены рукописное донесение «Радиста» в разведцентр, рукописные документы с описанием разрабатываемых в НИИ радиостроения систем вооружения, мини-фотоаппараты, авторучка, золотые предметы, а также план и условия связи «Радиста» с разведцентром, описание и схемы мест явок и пр.
Как доложил Ф.А. Щербак, из анализа обнаруженных документов видно, что следующая явка «Радиста» с американским разведчиком была назначена на 13 июня 1985 г. в районе г. Москвы, который условно назван «Трубка». Описание и схема места встречи были обнаружены в квартире «Радиста».
Ф.А. Щербак сообщил, что уже внесено предложение, согласованное с ПГУ, провести операцию по задержанию с поличным американского разведчика при осуществлении шпионской акции. Предложение это одобрил председатель КГБ СССР генерал армии В.М. Чебриков.
На заседании штаба было поручено изучить место предполагаемой встречи «Радиста» с американским разведчиком и подготовить мероприятия по его задержанию. Одновременно с этим было дано поручение разработать и осуществить меры по сохранению до завершения операции в строгой тайне факта ареста «Радиста» и его жены, включая доведение до родных и знакомых объекта легенды об их отсутствии дома и на работе.
В Лефортовском изоляторе. С субботы 8 июня «Радист» вместе с женой находился на своей даче в дер. Доронино Дмитровского района Московской области. С этого времени его дача находилась под круглосуточным наружным наблюдением. Нужно отметить, что в эти дни в Подмосковье стояла холодная дождливая погода, которая, по-видимому, заставила его выехать домой в Москву раньше времени, сказанному по телефону своему сыну. Он планировал выехать с дачи в 20.00, но выехал часа на три раньше.
Группа захвата, получив сообщение от разведчиков, которые вели наблюдение за объектом, о начале его движения, заняла исходную позицию. Водители автомашин РАФ и ВАЗ находились в непосредственной близости от сотрудника ГАИ, якобы проверяющего у них документы.
Была остановлена для проверки водительских документов и машина «Радиста». В момент их предъявления он был схвачен группой захвата и буквально внесен в микроавтобус, где моментально переодет в другую одежду. Задержали и жену «Радиста». На все про все оперативникам понадобилось несколько минут, после чего они поехали в Москву, в Лефортовский изолятор.
Уже в 19.30 9 июня Толкачева допрашивал председатель КГБ СССР В.М. Чебриков. Вместе с ним в допросе агента ЦРУ участвовали Ф.А. Щербак и др.
Но прежде чем предстать перед такой представительной бригадой КГБ СССР, с ним поговорил бывший в то время начальником следственного изолятора полковник А.М. Петренко – участник Отечественной войны с первого ее дня, сам талантливый следователь, принимавший участие в ряде громких дел КГБ в 50—60-х годах. Впоследствии он рассказывал, что успел сказать Толкачеву перед тем, как его повели на допрос, чтобы тот подумал хорошенько о том, что генерала армии и члена правительства он не увидит больше в глаза. Лучше сейчас очистить душу и совесть.
Толкачев внял совету и на вопрос В.М. Чебрикова о преступной связи с американской разведкой ответил, что будет рассказывать, ничего не утаивая, потому что у него нет оснований что-нибудь скрывать.
Охота на американского разведчика. А в это самое время контрразведчики вели интенсивную подготовку к операции по захвату с поличным американского разведчика, который должен был выйти на связь с «Радистом». В этих целях необходимо было обеспечить секретность задержания «Радиста» и его жены. Для обеспечения этой скрытности оперативниками была разработана легенда, в соответствии с которой «Радист» с женой остались на даче в связи с его болезнью. При этом учитывалось, что окружению «Радиста» было известно о его гипертонии, а стоявшая холодная дождливая погода способствовала ее обострению.
9 июня в 23 часа 24 минуты был организован звонок на квартиру, где проживал сын «Радиста», от имени соседки по даче родителей. Ему было сообщено, что отец с матерью остались на даче на два дня и просили его не волноваться за них.
Утром в понедельник 10 июня от имени той же соседки по даче были выданы звонки на работу «Радиста» и его жены и сообщена легенда их отсутствия. При этом была высказана просьба оформить отгул на два дня, если не удастся оформить в деревне больничный лист.
11 июня жена «Радиста» из Следотдела КГБ СССР звонила на свою работу, на работу мужа, а также сыну и в соответствии с легендой сообщила информацию о себе и «Радисте» по заранее подготовленным текстам. Тем самым были продлены сроки действия легенды.
Сразу после задержания «Радиста» и его жены их квартира круглосуточно блокировалась оперативной группой как внутри, так и в подъезде дома. За сыном и братом «Радиста» было выставлено круглосуточное наблюдение. Телефоны по месту жительства сына, местам работы «Радиста» и его жены находились под контролем. Каких-либо подозрений со стороны сына и сослуживцев «Радиста» и его жены легенда не вызвала.
Используя сведения, полученные на допросах Толкачева, а также материалы, обнаруженные 8—9 июня в его квартире во время негласного осмотра, контрразведчики 6-го управления и ВГУ КГБ СССР провели с американской резидентурой в Москве тонкую оперативную комбинацию. Резидентуре ЦРУ был дан условный сигнал, свидетельствовавший о готовности Толкачева провести личную встречу.
В этих целях 13 июня 1985 г. в 11.55 к дому «Радиста» была подогнана его личная автомашина и поставлена на стоянку напротив окон его квартиры, где он обычно оставлял ее, приезжая домой в обеденный перерыв. В соответствии с инструкцией по связи, обнаруженной 9 июня в квартире объекта во время проведения негласного обыска, в 12 часов 09 минут была открыта и в 12 часов 28 минут закрыта форточка окна в комнате «Радиста». В 13.00 его машина была отогнана в Спецотдел КГБ.