Посмотрев отснятый скрытой камерой фильм на различных маршрутах движения Дронова и ознакомившись с отчетами бригад наружного наблюдения, Михалыч обратил внимание на один рапорт. Острый глаз контрразведчика привлек необычный маршрут движения объекта, по которому он следовал в один из выходных дней по улицам Москвы. Выйдя из дома, тот направился по староарбатским букинистическим магазинам, затем посетил «Дом книги» на Новом Арбате, вел на маршруте себя естественно и спокойно. От «Дома книги» пошел по Калашному переулку, у эстонского постпредства неожиданно перешел на противоположную сторону улицы и скрылся в подъезде жилого дома. Как потом установили, Дронов через проходной этаж вышел на Суворовский бульвар, сел на троллейбус № 39 и доехал до улицы Горького. Здесь он нырнул в книжный магазин № 100, затем на троллейбусе «Б» доехал до Садовой-Спасской, где посетил магазин «Военная книга», купил мемуары маршала Василевского и на «букашке» поехал по Садовому кольцу до остановки «Смоленская площадь», затем пешком направился домой.
Михалыч пришел к выводу, что Дронов шел по хорошо отработанному, заранее выбранному проверочному маршруту, который давал возможность выявить наружное наблюдение, если оно велось. По мнению контрразведчика, основной точкой проверки был проходной этаж дома. Михалыч отмечал некоторую нелогичность маршрута Дронова, а именно проход через дом на Калашном переулке с выходом на Суворовский бульвар, потому что Дронов мог выйти на Суворовский бульвар с Нового Арбата сразу, не делая крюк. Следовательно, приходил к выводу контрразведчик, Дронов использовал этот маневр специально для проверки.
Михалыч решил сам взглянуть на объект. С этой целью несколько раз проследовал с ним на троллейбусе после посещения Дроновым магазина «Военная книга». Оперативник обратил внимание на то, что он никогда не садился в полный троллейбус, каждый раз занимал место у окна справа по ходу движения. В поведении Дронова опытный контрразведчик заметил определенную настороженность и напряженность. Проезжая мимо американского посольства, он опускал левую руку на несколько секунд во внутренний карман пиджака. Михалыч предположил, что объект приводил в действие быстродействующий передатчик и выстреливал коротким импульсом информацию в сторону здания, где размещалась резидентура ЦРУ.
Чтобы убедиться в правильности предположений Михалыча, руководство приняло решение использовать новейшие приборы дистанционного действия для определения пульса у объекта, за которым велась слежка, в нескольких точках его движения на маршруте, особенно перед использованием им предполагаемого передатчика, а также для определения у него наличия спецаппаратуры.
Было установлено, что у Дронова при проведении операции пульс с 72 ударов в минуту поднимался до 120 ударов, что свидетельствовало о повышенном эмоциональном состоянии объекта наблюдения. Удалось определить и наличие у него во внутреннем кармане пиджака предмета в виде портсигара. После предполагаемого сеанса связи Дронов на следующий день в воскресенье отправился на прогулку с внуком по набережной Москвы-реки. Изучение маршрута движения Дронова на прогулке привело контрразведчиков к предположению, что он, по всей вероятности, где-то на маршруте получал подтверждение выставленным сигналом о проведенном сеансе связи.
Теперь перед контрразведкой встала задача добыть как можно больше вещественных доказательств, свидетельствовавших о сотрудничестве Дронова с американскими спецслужбами, чтобы получить санкцию прокурора на его арест. Высокое начальство торопило, поэтому решили брать агента после очередного сеанса связи с американским посольством, надеясь получить компромат на месте с проведением дальнейшего обыска на его квартире. Все службы готовились к проведению этой операции.
Дронова арестовали после того, как он провел сеанс связи из троллейбуса при выходе на остановке «Смоленская-Сенная площадь». У него был изъят быстродействующий передатчик, на квартире в тайнике были найдены шифрблокнот и накопитель для передатчика. Первыми словами арестованного агента были: