Năm 1985, Du Cường Thanh, một quan chức tình báo Trung Quốc cấp cao, đào tẩu sang Hoa Kỳ và vạch trần danh tính gián điệp của Chin.[7] Ngày 23 tháng 11 năm 1985, Chin bị bắt.[2] Sở Cảnh sát Tư pháp Hoa Kỳ thường chọn các nhà tù quận ở Washington cho nghi phạm gián điệp và Chin bị giam tại Nhà tù Quận Prince William, Virginia.[3]

Năm 1985, Larry Chin bị cáo buộc tội gián điệp cho Trung Quốc.[2]

Tội danh gián điệp đầu tiên là hợp lực với các nhân viên tình báo Trung Quốc, chuyển các tài liệu quốc phòng có khả năng gây tổn hại cho Hoa Kỳ hoặc có lợi cho Trung Quốc. Tội danh gián điệp thứ hai là đã chuyển thông tin vị trí các trại giam giữ tù nhân Trung Quốc ở Hàn Quốc cho một đặc vụ nước ngoài vào năm 1952.[2]

Năm 1986, Chin bị kết án tù dài hạn vì tội gián điệp và trốn thuế. Ông tự thừa nhận mình là gián điệp, nhưng cũng tuyên bố làm gián điệp chỉ nhằm cải thiện mối quan hệ giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ. Chin khẳng định sẽ có thái độ hợp tác hoàn toàn trong các cuộc thẩm vấn để tránh phải nhận thêm cáo buộc.[8]

Với kỹ năng rửa tiền siêu hạng, khó mà biết Chính phủ Trung Quốc đã trả bao nhiêu tiền cho Chin. Ông chuyển phần lớn thu nhập từ hoạt động gián điệp của mình vào bất động sản, mua nhiều nhà cho người thu nhập thấp. Người ta tin rằng Chin là một trong năm gián điệp người Mỹ kiếm được hơn 1 triệu đô la Mỹ,[8] bốn người còn lại là Aldrich Ames, Clyde Conrad, Robert Hanssen và John Walker.