在漢森被捕之前的幾週內，FBI約有300人負責對其調查與監視。FBI在2001年2月18日實施逮捕，當時漢森在維吉尼亞州家附近一處公園的告示牌上貼了白色膠帶，這是他與俄方聯絡的標準暗號。埋伏在暗處的FBI探員看著漢森將裝有情資的密封塑膠袋貼在木橋底部的「情報放置點」，隨即衝上前將其逮捕。不過美國政府並未馬上發布消息，而是在當地繼續佈線兩天，確認沒有任何俄方情報員現身後，司法部才在2月20日宣布漢森被捕。
這段驚心動魄的間諜故事，2007年被好萊塢改編為電影《雙面特勤》（Breach）。
FBI指控他對蘇聯及俄羅斯交付6000多份文件與26個電腦磁盤，漢森則在律師協助下進行認罪協商，希望能夠免於死刑。他向法院承認了13項間諜罪、1項間諜未遂罪、1項共謀間諜罪，最後被判處15個終身監禁、不得假釋。
漢森曾對調查人員表示，FBI安保工作之鬆懈根本是「玩忽職守」。因為只要經過例行安全審查，就能訪問官方電腦上的機密材料。但他也在法庭上表示懺悔：「我為我的行為致歉，我為此感到羞愧。是我替無辜的妻兒打開了誹謗中傷的大門，我深深傷害了許多人。」
漢森在科羅拉多州聯邦重罪監獄的編號是#48551-083，《紐時》稱這裡是聯邦系統中最安全的監獄，近年來被用來關押被定罪的恐怖分子。漢森的待遇非常典型：每天都被單獨監禁23小時，直到2023年6月5日死於獄中。
當年負責起訴的聯邦檢察官麥克納蒂（Paul McNulty）在得知漢森離世後表示：「漢森罪行的嚴重程度怎麼強調都不為過，人們不會輕易忘記，他的所作所為是美國史上最讓人震驚的背信棄義事件。本案雖是聯邦調查局的一個低谷，但也是FBI一次成功的調查。」不過司法部針對此案曾經表示：「過去激勵或影響叛變者的許多因素—像是貪婪、意識型態、職場失意與怨恨、吸毒和酗酒—這都不是漢森的情況，或者不能完全解釋他的行為。」
描寫漢森一生的《隔壁的間諜》（The Spy Next Door）作者布萊克曼（Ann Blackman）5日表示：「漢森是矛盾的集合體，一個中產家庭的父親、一個表面上忠誠的愛家男人。他自稱是虔誠的教徒，但同時又背叛了家庭、信仰與國家，還有所有對他重要的人」、「21年，歷經四任總統和三任調查局局長，他愚弄了他們所有人。」
