Формальною причиною арешту стала збірка віршів «Чага».
Судова колегія встановила, що «підсудний Мельничук Т. Ю., будучи незадоволеним радянською дійсністю по дріб’язкових мотивах особистого характеру, з метою підриву та ослаблення радянської влади, незважаючи на неодноразові попередження його органами радянської держави, протягом 1965—71 років виготовляв, зберігав та розповсюджував в усній та письмовій формі віршовані твори, в яких зводив злісний наклеп на радянський державний і суспільний лад, закликав до боротьби проти радянської влади».
Мельничук відбував покарання у Пермських таборах, вийшов на волю в березні 1975 року. Перебував під наглядом органів безпеки.
Чимало своїх творів і щоденникових записів поет не вивіз із неволі, багато забрали при обшуку. А ще доведений до відчаю поет і сам спалював свої твори. У протоколі допиту від 3 липня 1972 року, приміром, є пояснення причин спалення в листопаді 1971-го другого примірника збірки віршів «Чага», віршів із циклу «Диво син».
У квітні 1979 року — через спровокований КДБ інцидент, за «вчинення опору працівникові міліції» (а насправді за так звану «антирадянську діяльність») — Тарас Мельничук був заарештований на 4 роки. Далі — кілька років адміністративного нагляду, поневіряння у пошуках роботи.
Після повернення із тюрми Тарас Мельничук багато пив. Застереження друзів та спроби допомогти не діяли. Врешті-решт поет опинився у спеціальній лікарні у Джурові на Снятинщині. Імовірно, таким чином КДБ розраховував підважити авторитет поета й одночасно підірвати стан його здоров’я. У 1985 році після втечі з Джурова Мельничука було запроторено до психлікарні. Звільнений він був лише 27 квітня 1986 року, одразу після Чорнобильської аварії. Поету згодом повідомили, що на нього тоді очікувало нове ув’язнення, але увагу радянських спецорганів було відвернуто техногенною катастрофою.
Виступ Тараса Мельничука на врученні Шевченківської премії 1992 р.: [Відео]. Режим доступу: https://goo.gl/nW7aNI
Качкан Володимир. Земні дороги небожителя // Качкан В. Віщі знаки думки, серця і руки: Антологія українського автографа. — Т. 1. — Львів, Івано-Франківськ, Коломия: Вік, 2010. Режим доступу: https://goo.gl/4GGLOY
В «обвинувальному висновку» зафіксовано: «Атаманюк був одним із керівників київської організації УВО (Українська військова організація). З його ініціативи і під його керівництвом була створена в Києві організація галицьких письменників «За плуг», перейменована в 1923 р. в «Західну Україну», що ставила своєю метою організацію контрреволюційних повстанських сил». Письменника звинувачували в тому, що він проводив «активну контрреволюційну діяльність, спрямовану на повалення радянської влади і встановлення української буржуазно-демократичної республіки».
Вимучений тортурами, Атаманюк вимушено «визнав» себе винним і звів на себе й на деяких інших письменників наклеп. Засуджений судовою трійкою при Колегії ОДПУ УСРР 1 жовтня 1933 за статтею 54-11 Карного кодексу УСРР на 5 років ув’язнення.
Перебуваючи у концтаборі «Карлаг» (Карагандинський виправно-трудовий табір, один із найбільших у СРСР, на території Казахстану), 1 березня 1935 року Атаманюк звернувся до особливого уповноваженого НКВС у Москві із проханням про помилування. У листі він писав: «Після арешту неймовірними зусиллями деяких слідчих, які знущалися наді мною, били, двадцять діб не дозволяли спати і лягати, заставляли безперервно бігати, загрожували різними тортурами і т. і., помістили серед польских шпигунів. Мене довели до безвольного, несвідомого стану, і я вимушений був зізнатися під диктування в неіснуючих злочинах».
Згодом Василь Атаманюк-Яблуненко відбував покарання на Соловках. Прохання про помилування він надсилав і до Йосипа Сталіна (19.5.1937), і до Андрія Вишинського (29.5.1937). Проте вони не полегшили його долі. 9 жовтня 1937 року Особлива трійка Управління НКВС СРСР Ленінградської області у справі № 103010/37 засудила до розстрілу 1825 соловецьких в’язнів. Більшість із них були українці, 134-х із них атестували як «українських буржуазних націоналістів». У розстрільному списку, поряд із Лесем Курбасом, Миколою Кулішем, Марком Вороним, Миколою Зеровим, Валеріаном Підмогильним, Павлом Филиповичем, Омеляном Волохом, Антоном Крушельницьким, Юрієм Мазуренком, Климом Поліщуком та іншими був Василь Атаманюк. Усіх їх безпідставно було звинувачено у тому, що «залишаючись на контрреволюційних позиціях, продовжуючи контрреволюційну шпигунську терористичну діяльність, вони створили контрреволюційну організацію».