Ngày 8 tháng 12 năm 2017, ông Khanh bị Cơ quan An ninh điều tra - Bộ Công an ra Quyết định khởi tố và tạm giam về tội Cố ý làm trái quy định của Nhà nước về quản lý kinh tế gây hậu quả nghiêm trọng quy định tại Điều 165 - Bộ luật Hình sự. Ủy ban Thường vụ Quốc hội Việt Nam cùng ngày đã biểu quyết tạm đình chỉ quyền hạn của đại biểu Quốc hội đối với ông Nguyễn Quốc Khánh có nghĩa ông bị mất quyền miễn trừ. Bộ Công thương cũng đã tạm đình chỉ công tác với ông Khánh. Ông Khánh hiện công tác tại Văn phòng Ban chỉ đạo quốc gia về phát triển điện lực đặt tại Bộ Công thương.[4]

Vào tháng 4-2017, tại kỳ họp thứ 14 của Ủy ban Kiểm tra Trung ương đã chỉ ra nhiều khuyết điểm của lãnh đạo PVN các thời kỳ, trong đó có ông Nguyễn Quốc Khánh. Theo đó, ông Nguyễn Quốc Khánh, nguyên Bí thư Đảng ủy, Chủ tịch HĐTV, nguyên Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy, nguyên Phó Tổng Giám đốc cùng chịu trách nhiệm về những vi phạm, khuyết điểm của Ban Thường vụ Đảng ủy Tập đoàn nhiệm kỳ 2010-2015; chịu trách nhiệm trong việc tham mưu quyết định chỉ định gói thầu EPC Nhà máy nhiệt điện Long Phú 1, Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 vi phạm pháp luật, gây hậu quả nghiêm trọng. Có trách nhiệm liên quan đến những khuyết điểm, vi phạm tại Dự án Nhà máy sản xuất xơ sợi Polyeste Đình Vũ và các dự án Nhiên liệu sinh học.[4]