В 1989 г. он возвращается в Вашингтон на прежнюю должность. В том же году у Эймсов родился сын Пол. В октябре 1990 г. Эймса переводят в созданный за два года до этого контрразведывательный центр, где он занимается аналитической работой, связанной с проникновением в КГБ. В августе 1991 г. Эймс временно возвращается в отдел Советского Союза и стран Восточной Европы начальником так называемой «рабочей группы по КГБ», в задачу которой входило окончательное разрушение КГБ СССР. В конце сентября 1991 г. группа была ликвидирована, а Эймс получил назначение в Центр по борьбе с наркотиками, организационно входящий в состав Разведывательного директората ЦРУ.
В Центре Эймс отвечал за причерноморские страны и Балканский полуостров. В его задачу входила координация действий всех спецслужб США и сотрудничавших с ними зарубежных спецслужб, а также организация обмена информацией между ними. Но и на новом месте Эймс продолжал сотрудничество, теперь уже с российской разведкой, ухитряясь по-прежнему доставать сверхсекретные материалы, не имеющие никакого отношения к его служебным обязанностям.
По официальной американской версии, аресту Эймса предшествовала кропотливая работа по выявлению советского агента в рядах ЦРУ. Начало ей положили многочисленные аресты американской агентуры в СССР в 1985–1986 гг. Первоначально все эти разоблачения приписывались сотруднику ЦРУ Эдварду Говарду, бежавшему в СССР в сентябре 1985 г. Однако через некоторое время стало ясно, что не все провалы можно отнести на его счёт.
В декабре 1985 г. директор ЦРУ Уильям Кейси распорядился принять все возможные меры по выяснению причин начавшихся провалов агентуры в СССР. Во исполнение этого приказа в ЦРУ была создана специальная группа из четырёх человек, которая занялась анализом всех имеющихся по этому вопросу материалов. Но в 1988 г. эти работы были заморожены, так как ввиду создания контрразведывательного центра ЦРУ усилия контрразведчиков были сосредоточены на решении организационных вопросов. В этом отношении история с Эймсом лишний раз наглядно показала, насколько «полезной» оказывается реорганизация спецслужб для результатов их деятельности.
Сыграла свою роль и недобросовестность ряда сотрудников ЦРУ, которые, подозревая, что многие из их агентов провалены, предпочитали из карьеристских побуждений не обращать на это внимание и готовить свои аналитические доклады на основе написанных этими агентами под диктовку КГБ сообщений. По данным сенатского комитета по разведке, президентам Рейгану, Бушу и Клинтону было направлено как минимум 11 таких недостоверных сводок.
Однако в 1991 г., после провала нескольких важных операций американской разведки, поиски советского агента в ЦРУ возобновились с новой силой. Была создана совместная группа из сотрудников ЦРУ и ФБР, которая вновь проанализировала все произошедшие с 1985 г. провалы. К марту 1992 г. список подозреваемых, первоначально включавший 20 человек, сузился, и основное внимание было переключено на Эймса. Здесь следует также отметить, что в 1986 и 1991 гг. Эймс успешно прошёл проверки на пресловутом «детекторе лжи».
В результате было решено начать негласную финансовую проверку Эймса. К августу 1992 г. путём сравнительного анализа было установлено, что имеется взаимосвязь между датами банковских вкладов Эймса и его встречами с советскими официальными представителями, которые были санкционированы руководством ФБР и ЦРУ в начале 1985 г. Выяснилось, что после возвращения из Рима Эймс купил себе дом в пригороде Вашингтона Арлингтоне, заплатив 540 тысяч долларов наличными, переоборудовал его, а также произвёл перепланировку земельного участка. В Колумбии на имя Марии Розарио были приобретены ферма и две квартиры в Боготе и Картахене. Кроме того, Эймсами был куплен автомобиль «ягуар», предметы роскоши на сумму 455 тысяч долларов и скуплены на бирже акции общей стоимостью 165 тысяч долларов.
В начале мая 1993 г. было решено начать уголовное расследование в отношении Эймса силами ФБР. 23 мая 1993 г. начальник вашингтонского бюро ФБР Роберт Брайант поручил начальнику контрразведывательного отдела ФБР в Вашингтоне Лесли Уайзеру начать слежку за Эймсом. Для выполнения этого задания было выделено 8 агентов и большая группа техников и вспомогательных специалистов. В домашнем телефоне Эймса был установлен «жучок», а напротив его дома скрытая камера, снимавшая перемещения всех членов семьи. Кроме того, было организовано электронное наблюдение за домашним персональным компьютером Эймса.
В результате наблюдения за Эймсом и прослушивания его телефонных разговоров агентами ФБР летом 1993 г. было установлено, что он, возможно, готовится передать своим операторам контейнер с информацией. В этот день за Эймсом было организовано плотное наблюдение, но ему удалось оторваться от «хвоста» и агенты ФБР не получили никаких доказательств. Тогда 15 сентября 1993 г. была тайно произведена выемка мешка с мусором из дома Эймса, в котором была обнаружена порванная записка, написанная на жёлтом клочке почтовой карточки. Как было сказано на этот счёт в докладе Генерального инспектора ЦРУ Фредерика Хитца: «В сентябре 1993 г. в бытовом мусоре в доме Эймса была обнаружена копия его оперативной записки русским, которая доказывала, что он шпион». А в ноябре 1993 г. после поездки Эймса в Каракас (Венесуэла) сотрудники ФБР зафиксировали увеличение его банковского счёта на 86 700 долларов.
ФБР надеялось взять Эймса с поличным при проведении операции через тайник. Однако затем взяли верх опасения, что подозреваемый может скрыться и бежать в Россию, тем более что в конце февраля 1994 г. Эймсу предстояла служебная командировка в Москву, где он должен был встретиться с представителями российских спецслужб с целью налаживания сотрудничества в борьбе с наркомафией. В результате 21 февраля 1994 г. ФБР арестовало Эймса недалеко от его дома, когда он возвращался с работы. В этот же день чуть позже была арестована и его жена Мария Розарио.
Что же всё-таки явилось причиной провала Эймса? Согласно официальной американской версии, его арест стал результатом кропотливой работы ЦРУ и ФБР. Кроме того, постоянно подчёркивается, что, дескать, Эймс сам виноват в своём разоблачении, поскольку вёл слишком роскошный образ жизни. Однако есть и другое мнение. Его придерживается, к примеру, генерал-лейтенант КГБ в отставке Николай Сергеевич Леонов, долгое время проработавший в ПГУ начальником аналитического управления и заместителем начальника разведки:
« Я могу с уверенностью предположить, что Эймса предали. И предали в Москве. Долгие годы я лично занимался технологией обеспечения связи с нашей агентурой в США. В течение десяти последних лет она срабатывала безупречно, была неуязвимой. Прокол был невозможен. Все эти рассказы о компрометирующих материалах против Эймса, якобы найденных в его мусорных ящиках, об обративших на себя внимание расходах рассчитаны на дураков. Эймса, как и Уокера, которого якобы предала сама жена, «сдали» в Москве. И сделали это лица, имевшие служебное отношение к делу Эймса». (Заворотный С. Прокол Эймса в США был невозможен. Его предали в Москве // Комсомольская правда. 22 декабря 1994)
26 февраля американцы объявили персоной нон грата Алесандра Иосифовича Лысенко — резидента СВР в Вашингтоне. Ответ России не заставил себя ждать. 28 февраля персоной нон грата был объявлен резидент ЦРУ в Москве Джеймс Моррис. На этом инспирированный делом Эймса «обмен любезностями» между Россией и США завершился.
Арест Эймса вызвал в США громкий политический скандал. В адрес ЦРУ посыпались во многом обоснованные обвинения в попустительстве и бездействии. В результате возглавлявший в то время ЦРУ Джеймс Вулси был вынужден подать в отставку. Если учесть, что директором ЦРУ он был утверждён лишь 5 февраля 1993 г., а до этого занимался частной юридической практикой, не имея отношения к главной американской спецслужбе, то становится очевидным, что никакой личной ответственности за деятельность Эймса в стенах ЦРУ Вулси нести не может. Таким образом, он выступил в классической роли «козла отпущения», чья отставка призвана успокоить «общественное мнение». Таковы издержки демократии.