终露庐山真面目
2001年2月18日，一个平常的礼拜天下午，在汉森家周围以及弗吉尼亚维也纳小镇弗克斯通公园，几十名联邦调查局的特工扮成游客，随意地分散在各个角落，严密地注视着汉森家和公园里发生的一切。而监控重点在公园里的一座小桥，小桥两头是草地，树下长椅上三三两两地坐着联邦调查局的特工。
这里所发生的一切汉森全然不知晓。傍晚5时左右，汉森手提一个公文包，悠闲地踱进公园。他仔细环顾四周，确信四下十分安全，便迅速把一个小包裹塞进木桥下一个隐蔽处。他过小桥向公园另一边走去。此时，埋伏在四周的联邦调查局的特工一拥而上，把汉森按倒在地，夺下公文包，戴上手铐。
随即，特工将汉森带回其住所，开始对房屋进行彻底的搜查，不放过任何一个角落。
当天晚上，联邦调查局局长弗利宣布，汉森已被正式逮捕。此后几天，美联社播发了消息，美国各大报陆续用显眼的版面大量报道这起震惊世界的间谍案。广播公司赶制专题片，取了个有意思的片名：《完美的间谍》。
2月18日，汉森被联邦调查局特工捕获的消息公布后，俄方才知道这个长期向他们提供绝密情报的人竟然是联邦调查局的资深反间谍官员。
汉森是如何被揪出来的呢？
早在汉森被捕的两年前，联邦调查局怀疑国务院官员布洛克是莫斯科的间谍，暗里对布洛克进行调查，发现了一些可疑的地方。正待进一步调查取证时调查人员突然发现，布洛克的行为举止变得一切正常，找不到半点破绽。显然，有人通风报信了，布洛克已经知道自己在被调查，从而停止了活动。联邦调查局上层开始警觉，内部可能隐藏着“鼹鼠”。
不久，又发生一件奇怪的事，美国在华盛顿进行了一项耗资数亿的电子侦察工程，这项历时10余年的大投资主要是针对俄罗斯的。可是从其建成起，美国人没有得到过任何有价值的情报，尽是一些无关痛痒的琐事。联邦调查局上层下令一定要找出原因。其实原因不难找，俄罗斯人已经知道这个信息工程，令联邦调查局恼火的是无法确定是谁泄露了这个机密。
联邦调查局断定，在中央情报局和联邦调查局或其他政府要害部门有“鼹鼠”，而且是个大家伙，知道很多国家高级机密，必须彻查。
联邦调查局从全国各分局调集50多名特工，组建了一个强大的“猎鼠小组”，由联邦调查局主管反间谍的副局长直接指挥，秘密开展调查活动，对每一个怀疑目标认真排查。(https://www.daowen.com)
其实，早在1997年6月，就有人对汉森提出怀疑。当时，联邦调查局特工厄尔·皮茨因间谍罪被铺，在接受审讯时交代，他怀疑汉森与一起电脑数据被窃有关，因为他曾发现汉森试图从电脑中获取他无权知道的信息。这个情况很快被汇报到联邦调查局上层，但上层对这起已经过去了的电脑数据失窃事件不感兴趣，没有任何反应，审讯人员也没有作进一步调查。汉森平安躲过一劫。
1999年，俄罗斯驻联合国外交官谢尔盖·特列杰科夫叛逃到美国，这位俄国对外情报局军官告诉中央情报局，联邦调查局内部隐藏着俄罗斯情报机构的间谍，他的真名不清楚，只知道他的代号为“P”。
特列杰科夫没有逃往美国前在为中央情报局效力时，曾将美国间谍提供给俄罗斯的情报又转到中央情报局手里。调查人员发现，所有泄露的秘密文件都可追溯到汉森那里。终于，汉森作为最大的嫌疑对象浮出水面，被联邦调查局锁定。
像汉森这种高智商老牌特工反侦查能力极强。汉森十分自信，即使莫斯科泄露了秘密他也不会被发现，因为他没有留下任何真身痕迹。大半年里，联邦调查局探员对汉森的调查毫无收获。但这回联邦调查局上层下了狠心，要不惜任何代价挖出潜伏在自己心脏的大“鼹鼠”。他们获知一位曾为中情局效力的苏联特工知道“P”的线索，于是花巨资买到有关“P”的机密档案，这份档案存有“P”的一个录音，经联邦调查局的专家反复试听，仔细分析比较，最后确定是汉森的声音。联邦调查局探员开始跟踪汉森，汉森走到了末路。
汉森先后向俄国人发出了27封信，提供了22袋情报，多达6000页。汉森许多间谍行为与计算机相关，比如利用计算机向俄方联络人传送经过加密的信息，从FBI的计算机网络盗取数十份文件，用软盘下载、转移秘密资料，定期扫描内部计算机网络，查看自己是否受到怀疑或被人监控等。
2001年5月16日，美国弗吉尼亚州亚历桑德里亚法庭的联邦大陪审团以间谍罪对罗伯特·汉森提出起诉。长达109页的起诉书指控汉森犯有19项间谍罪，一项从事间谍未遂罪，一项图谋间谍活动罪。
起诉书认为，汉森背叛自己的国家长达15年之久，暴露了3名双重间谍的身份，导致其中两人被处死。汉森借此获取了价值140万美元的现金、珠宝，在俄罗斯银行开设巨额账户。他给美国国家安全造成了严重损失，如果这些罪名成立的话，汉森可能被判处死刑或终身监禁，每项罪行还将被处以25万美元或更高的罚款。
汉森在法庭上态度强硬，拒不认罪，甚至拒绝做出答辩。汉森的律师否认对汉森间谍罪所有的指控，围绕汉森间谍案，控辩双方进行了激烈辩论。后来汉森开出认罪的条件，经过双方讨价还价，7月6日，汉森终于与司法当局达成协议：汉森承认曾向俄罗斯出卖情报的罪行，并愿意同联邦调查局充分合作，检察官将免除对他的死刑控诉。但如果联邦调查局官员不满意汉森的合作或者认为他在说谎，汉森有可能将再度面临死刑。
2002年5月10日，汉森在美国一家联邦法院被判处终身监禁，不得保释。