В задержании организаторов и участников аферы, масштабы которой поражали, участвовали чекисты и оперативники правоохранительных органов этих республик, а к расследованию подключались прокуратуры многих регионов СССР и ведомственные надзорные органы. Всего в течение 14 ноября 1952 года по всей стране были задержаны более 300 человек, из них около 50 так называемых офицеров, сержантов и рядовых. Залегшего на дно Павленко арестовали 23 ноября. В уголовном деле есть словесный портрет «полковника», сделанный одним из арестованных: «Он среднего роста, фигура полная, почти толстая, носит очки с черной отделкой, волосы седые, голова бритая, глаза карие, живот большой». Ордер на арест Павленко за № 97 подписал заместитель министра госбезопасности Молдавской ССР подполковник ГБ Семён Цвигун, в будущем — заместитель председателя КГБ СССР. При обыске в кабинете Павленко нашли новенькие погоны генерал-майора, это звание он намеревался «присвоить» себе в ближайшее время.
Парк УВС насчитывал 32 автомобиля, 6 тракторов, 2 экскаватора. Уголовное дело начало пополняться материалами с грифом «Совершенно секретно», в которых перечислялись десятки «предприятий и организаций, вступивших в хозяйственные отношения со строительными участками УВС-1». Среди них — тресты «Львовуголь» и «Западшахтострой», Золочевское шахтоуправление министерства угольной промышленности Украины, СМУ-2 треста «Белхладстрой» министерства мясной и молочной промышленности Белоруссии, Кишиневский винзавод «Гратиешты», Тираспольский винзавод, УНР-193 министерства строительства предприятий машиностроения и многие другие заказчики.
Установлено, что в общей сложности преступниками только за период с 1948 по 1952 год было заключено с государственными учреждениями и ведомствами 64 договора на общую сумму более 38 миллионов рублей. Счета УВС-1 были открыты в 21-м отделении Государственного банка СССР, через которые были обналичены более 25 млн рублей. Большая часть этих денег осела в карманах Павленко и его подельников.
Расследование также установило, что на территории Молдавской ССР группа Павленко привлекла к своей деятельности министра пищевой промышленности Цуркана и его заместителей Азарьева и Кудюкина, первого секретаря Тираспольского горкома партии Лыхваря, секретаря Бельцкого горкома Рачинского (их дела были рассмотрены на заседании Бюро компартии Молдавии: заместители министра были уволены, партийные функционеры отделались выговорами). Среди тех, кто был втянут Павленко в орбиту преступной деятельности, в деле фигурируют также представители Минобороны и МВД, военные комиссары и военпреды предприятий, чиновники банковских учреждений и командиры воинских частей.
Следствие по уголовному делу № 0098−53, разбухшего до 146 томов, велось в течении 2 лет, обвинительное заключение было передано в военный трибунал Московского военного округа. Судебное разбирательство, начавшееся 10 ноября 1954 года, заняло 5 месяцев. За это время два адвоката главного фигуранта дела были увезены в больницу с инфарктом. Павленко и ближайшим подельникам (всего 17 человек) инкриминировали преступления, предусмотренные статьями 58−7 (подрыв экономической мощи государства), 58−10 (антисоветская агитация и пропаганда) и 58−1 (контрреволюционная деятельность) УК РСФСР, но по двум последним статьям суд оправдал Павленко.
Оглашение приговора длилось несколько недель и завершилось 4 апреля 1955 года . В нем, в частности, указывалось, что «как по тяжести совершенных преступлений, так и неискренности перед судом подсудимый Павленко снисхождения не заслуживает, и по его делу смягчающих обстоятельств не усматривается». Павленко по совокупности совершенных преступлений был приговорен к высшей мере наказания — расстрелу, с конфискацией лично принадлежащего ему имущества. Остальные подсудимые были приговорены к лишению свободы на сроки от 5 до 20 лет с поражением в правах и конфискацией имущества. Вольнонаемные работники, не посвященные в истинную подоплеку УВС, уголовному преследованию не подвергались.
В соответствии с действовавшим на тот момент законом приговор в отношении всех осужденных по статье 58−7 являлся окончательным и кассационному обжалованию не подлежал.