Но военный госпиталь, в котором лежал Маслов, находился в запретной зоне вблизи фронта, и иностранцы могли попасть туда только со специальным пропуском. Так влюбленная женщина была представлена Жоржу Ладу, одному из начальников французской контрразведки. Сознательно ли Мата Хари решилась пойти в логово льва или совершенно необдуманно попала во Второе бюро, до сих пор неясно. Однако начальник французской разведки увидел шанс использовать танцовщицу с международными связями для своих целей. Он пообещал ей пропуск, если она согласится в будущем работать на французов. Мате Хари все происходящее казалось игрой: вместо того чтобы раскрыть себя как Н 21 и стать тем самым двойным агентом для французов, она стала хвастаться своими любовниками голубых кровей и потребовала миллион франков.
«Госпожа Зелле, Маргарета, называющая себя Мата Хари, проживающая в отеле «Плаза палас», протестантского вероисповедания, родившаяся 7 августа 1876 г. в Голландии, рост 1,75 м, умеющая читать и писать, обвиняется в шпионаже, а также в сотрудничестве с врагом, чтобы содействовать его операциям».
Ладу сомневался, он хотел сначала увидеть результат. Мата Хари согласилась. Чтобы заслужить миллион от Второго бюро, она сблизилась в Мадриде с немецким военным атташе Гансом фон Калле. Начинающая шпионка не подозревала, в какой опасной шпионской сети она запуталась. Фон Калле разгадал двойную игру и использовал Мату Хари, чтобы передать французам дезинформацию. Одновременно он отправил в Берлин плохо закодированное сообщение, в котором сообщал, что Мата Хари для вида согласилась на предложение Второго бюро. Как и ожидалось, радиограмма была перехвачена англичанами и передана французским союзникам. Судьба Маты Хари была решена.
13 февраля 1917 г., сразу по возвращении в Париж, она была арестована в отеле «Плаза» на улице Монтень. Обвинение гласило: шпионаж и сотрудничество с врагом. Даже в этот момент Мата Хари, по-видимому, совершенно не понимала своего положения — в конце концов, какие тайны она выдала? После того как ее доставили в тюрьму, она прежде всего потребовала телефон и ванную.
На допросах она путалась в новой лжи и отговорках. «Я люблю офицеров. Я любила их всю жизнь. Я лучше буду любовницей бедного офицера, чем богатого банкира. Мое наибольшее удовольствие — спать с ними, не думая про деньги. Я также люблю сравнивать разные нации.
«Я увидел высокую женщину с толстыми губами и медным цветом лица, с фальшивыми жемчужинами в ушах, похожую на дикарку. Волосы на висках были уже седые, там, где краска плохо держится. В тусклом свете дня она едва ли была похожа на танцовщицу, очаровавшую стольких мужчин. Все же в линиях тела она сохранила некоторую гармонию, некоторую стройность и качание бедер, довольно привлекательное».