Trưa ngày 7 tháng 7 năm 2009, Cơ quan An ninh điều tra- Bộ Công an đã khởi tố bắt tạm giam Nguyễn Tiến Trung một theo Điều 88 Bộ luật Hình sự về hành vi chống Nhà nước, có sự phê chuẩn của Viện Kiểm sát nhân dân Tối cao. Theo báo Tuổi Trẻ, anh đã hợp tác với vài cá nhân ở trong và ngoài Việt Nam nhằm "chống chính quyền và thay đổi chế độ chính trị ở Việt Nam".[15] Theo báo Công an Nhân dân, sau khi bị bắt, Nguyễn Tiến Trung đã thừa nhận: "Đảng dân chủ Việt Nam" chưa có văn phòng công khai, tôi lại ít kinh nghiệm nên chưa mời được ai tham gia vào "đảng". Số đảng viên do các ủy viên trung ương khác kết nạp như thế nào, bao nhiêu tôi cũng không rõ. Ông Hoàng Minh Chính nắm rõ nhất nhưng cũng chưa nói cho tôi...""

Ngày 19 tháng 8 năm 2009, truyền hình Việt Nam cho đăng 1 đoạn phim quay cảnh nhận tội[16] của 4 người bất đồng chính kiến, trong đó có Nguyễn Tiến Trung.