Vào năm 1957, Mark bị các nhân viên của Cục Điều tra liên bang Mỹ (FBI) bắt giữ tại khách sạn. Trong lúc đó, lãnh đạo Liên Xô tuyên bố rằng, họ không bao giờ cho phép "hoạt động gián điệp" chống lại nước khác. Để thông báo cho trung tâm về việc mình bị bắt giữ, Fisher khai mình tên là Rudolf Abel, cũng là một tình báo viên, nhưng đã hy sinh khi làm nhiệm vụ. Khi báo chí đăng tải về việc bắt giữ Rudolf Abel, Moscow hiểu ngay là William Fisher đã bị sa lưới.
Trong quá trình điều tra, William Fisher luôn phủ nhận mình là tình báo, từ chối đưa ra các bằng chứng tại tòa và không nghe theo các lời dụ dỗ của CIA để phản bội tổ quốc. Ông bị kết án 32 năm tù và bị biệt giam tại một nhà tù ở New York, sau đó bị chuyển đến nhà tù liên bang ở Atlanta. Trong tù, William Fisher nghiên cứu lý thuyết toán học, nghệ thuật và hội họa.