Năm 1960, điệp viên Ba Lan Michael Goleniewski báo với người phụ trách tại Cơ quan Tình báo Trung ương Hoa Kỳ (CIA) rằng có một điệp viên Nga làm việc cho Hải quân Hoàng gia Anh đã từng ở Warsazawa năm 1952 và được gọi là "Horton" hoặc na ná như thế. Thông tin được chuyển tới MI5 và nhanh chóng nhận diện đó là Houghton.[60][61] Sĩ quan MI5 Peter Wright cho biết các báo cáo ghi nhận đầu tiên từ năm 1959 nhưng không có đủ bằng chứng để xác định Houghton; chỉ sau báo cáo thứ hai vào tháng 3 năm 1960 mới có thể nhận diện được.[62] Đặc trách MI5 vụ này là Charles Elwell, người về sau đứng đầu cuộc điều tra tội danh gián điệp đối với John Vassall và John Stonehouse.[63]

Giữa năm 1960, những chuyên gia giám sát MI5 bắt đầu quan sát động thái của Houghton và Gee, đặc biệt để ý tới các chuyến họ đi tới Luân Đôn hàng tháng. Trong một chuyến đi như vậy, họ mục kích Houghton đưa chiếc túi nhựa cho một người đàn ông khác để đổi lấy một phong bì. Họ bám theo người đàn ông trở lại xe và xác định chiếc xe thuộc sở hữu của Lonsdale. Họ tiến hành giám sát chặt chẽ và ngay sau đó thấy Lonsdale đến một chi nhánh ngân hàng của mình, đặt vali và bưu kiện trong két ký gửi an toàn.[64]

Tổng giám đốc MI5 Roger Hollis liên lạc với chủ tịch Ngân hàng Midland và sắp xếp để MI5 mở két ký gửi. Ngày 5 tháng 9 năm 1960, két được mở ra. Bên trong phát hiện những máy ảnh mini Minox và Praktica và bộ bật lửa Ronson trong nõ gỗ; đem chụp x-quang thì thấy được các mã một lần cùng những bộ tham chiếu bản đồ. Họ kiểm tra, chụp ảnh và thay thế mọi thứ trong hộp của Lonsdale.[65][66][lower-alpha 9] Cảnh sát Canada tiến hành điều tra lai lịch và giao cho MI5 bản sao hộ chiếu của Lonsdale. [67] MI5 thực hiện nghe trộm căn hộ của Lonsdale và xác định nhân vật phi pháp này đang làm việc cho chính quyền ngoại quốc trong một vỏ bọc khác tại Luân Đôn.[66] Cơ quan tình báo tín hiệu Anh GCHQ bắt được hết các tin nhắn mỗi khi Lonsdale dùng điện đài, rồi sao chép nội dung thông tin gửi về Moskva, dùng bản mã một lần sao được từ két ký gửi để giải mật.[68][69] Tháng 11 năm 1960, MI5 theo đuôi Lonsdale đến nhà Kroger ở Ruislip; họ lập chốt quan sát ở nhà đối diện để theo dõi cặp vợ chồng.[50][70]

Ngày 2 tháng 1 năm 1961, được Bộ Hải quân chấp thuận, các sĩ quan MI5 phụ trách vụ việc đã quyết định theo dõi nhóm điệp viên Portland trong ba tháng nữa, để xem liệu Lonsdale chỉ đang bắt mối với Houghton hay còn điệp viên nào khác hay không. Ngày 4 tháng 1, CIA thông báo với họ rằng Goleniewski sẽ đào thoát vào ngày hôm sau. Nhận thấy rằng việc một đặc vụ tình báo cấp cao của Ba Lan chạy sang phương Tây có thể sẽ cảnh báo người Nga về khả năng Houghton bị lộ, rồi từ đó kéo theo cả mạng lưới, MI5 quyết định hành động vào ngày 7 tháng 1 theo lịch các điệp viên sẽ gặp nhau. Nhưng họ sẽ giám sát Lonsdale chặt chẽ để phát hiện bất cứ cảnh báo nào từ Moskva.[50][71]

Thứ Bảy đó, Houghton và Gee bắt xe lửa tới Luân Đôn, nhân viên theo dõi của MI5 và thám tử thuộc Chi nhánh Đặc biệt để mắt tới họ trong suốt hành trình.[72][73] MI5 không có quyền bắt giữ và cần phải làm việc với cảnh sát nếu cần, thường là với Chi nhánh Đặc biệt.[74] Sau khi mua sắm, cặp đôi đến nhà hát Old Vic và gặp Lonsdale. Ngay khi cả ba ở cùng một chỗ với nhau, cảnh sát và MI5 nhảy tới và bắt giữ họ.[72][73] Trong túi của Gee, cảnh sát tìm thấy bản sao của 4 hồ sơ tuyệt mật AUWE và cuộn phim chưa rửa, về sau phát hiện chứa tới 310 bức ảnh chụp nghiên cứu HMS Dreadnought và mệnh lệnh Bộ Hải quân.[75] Cảnh sát và MI5 lục soát nơi ở của Houghton, Gee và Lonsdale, tìm thấy thêm bằng chứng buộc tội, bao gồm máy ảnh mini, số tiền lớn, bảng mã hóa, vật liệu để tạo ra vi chấm microdot và nhiều thông tin mật khác.[76][77]

Tối đó, vợ chồng Kroger bị bắt. Trước khi bị giải đi, Helen nhặt lấy túi xách và xin phép cảnh sát được châm lửa hút thuốc. Một sĩ quan cảnh sát sinh nghi nên đã từ chối và thu giữ túi xách. Về sau, họ biết rằng trong túi có đựng dạng vi chấm microdot để Lonsdale và Moskva liên lạc với nhau.[50][78] Cảnh sát và MI5 mất hơn một tuần để khám xét toàn bộ ngôi nhà. Trong số những thứ thu được có hộ chiếu New Zealand mang tên Helen và Peter Kroger, một hộp bột tan có các ngăn rỗng bên trong, trong một ngăn chứa đầu đọc microdot, một cục pin có nắp tháo lắp được, bên trong là 6.000 đô la Mỹ và máy phát vô tuyến giấu dưới sàn nhà bếp.[79][80][lower-alpha 10] Cảnh sát phát hiện dấu vân tay vợ chồng Kroger khớp với mẫu lưu trữ của Scotland Yard. Khớp với thông tin FBI gửi đến vào năm 1958 đã xác định họ là gián điệp Liên Xô bị truy nã Lona và Morris Cohen.[82]