Gordon Anglesea, 79 år, från Old Colwyn, dömdes för en anklagelse om oanständigt angrepp mot en pojke och tre oanständiga angrepp mot en annan.
Domaren Geraint Walters, som talade till Anglesea vid Mold Crown Court, sade: "Det kan bara finnas ett straff och det är ett fängelsestraff".
Polisens biträdande polischef bad om ursäkt efter rättegången.
– Offren i det här fallet har väntat länge på rättvisa och jag är glad att de idag har sett detta göras, säger ACC Richard Debicki.
"Det har inte varit en lätt resa från dem, det har krävts mod att stå fast vid sin övertygelse, men jag hoppas att de nu kommer att finna tröst i att se sin förövare ställas inför rätta."
"Jag vill be om ursäkt å styrkans vägnar till dem vars liv han så traumatiskt påverkade."
Anglesea, en före detta överintendent i Wrexham-området, hade nekat till anklagelserna, med hans försvar finansierat av polisförbundet.
Han befanns inte heller skyldig till en alternativ anklagelse för ett allvarligt sexuellt övergrepp och beviljades borgen fram till den 4 november då han kommer att dömas.
Ed Beltrami, chefsåklagare för Crown Prosecution Service Wales, sade Anglesea hade varit i "en position av makt och auktoritet för att utnyttja mycket unga och sårbara offer" och lovordade dem som gav bevis för att hjälpa till att säkra sin övertygelse.
"Jag hoppas att det också kommer att visa sig vara ett meningsfullt steg i återhämtningsprocessen för sina offer, som har varit tvungna att leva med vad som hände under en lång tid innan deras förövare ställs inför domstol", tillade han.
Anglesea arresterades 2013 som en del av National Crime Agency's Operation Pallial undersökning av historiska övergrepp i norra Wales.
Brotten ägde rum mellan 1982 och 1987, då båda pojkarna var 14 eller 15 år.
En pojke blev misshandlad i duschen på ett mottagningscenter i Wrexham som drevs av Anglesea, som då var polisinspektör.
Domstolen hörde hur han utsatte ungdomsbrottslingar för en militär stil, "kort, skarp chock" regim av fysisk träning, borrparader och träslöjd klasser på lördag eftermiddagar.
Anglesea var "svarbart för ingen" i mitten och skulle "inspektera" paraden, få ungdomarna att göra nakna sit-ups och huk stötar, sedan loiter runt duscharna "med ett leende i ansiktet".
Hans andra offer utsattes till en början för sexuella övergrepp av den dömde pedofilen John Allen, medan han bodde i Bryn Alyns barnhem i Wrexham och övergreppet ibland inbegrep andra vuxna som använde honom "som en leksak".
Vid ett tillfälle, vid ett hus i Mold, sade han Anglesea "gripit honom vid håret" och oanständigt överföll honom, kallade honom "skum" och sade till honom att han hade "kraft att skicka bort honom".
Åklagaren sa att båda offren hade lämnats "skadade" av missbruket och lett "kaotiska" liv av brottslighet och drog- och alkoholmissbruk.
Under rättegången förhördes Anglesea om kopplingar till andra pedofiler, däribland Gary Cooke, som för närvarande sitter inne i 14 år, och Peter Howarth, tidigare biträdande chef för Bryn Estyns barnhem, som dog i fängelse 1997.
1994 tilldelades Anglesea 375.000 pund i ärekränkning efter att medieorganisationer hade berättat om hans kopplingar till övergrepp i barnhemmen i norra Wales.
En rapport, som publicerades 1991, beskrev hur Bryn Estyn invånare påstod att han var en regelbunden besökare i hemmet.
Anglesea har alltid vidhållit anklagelserna i hjärtat av ärekränkningsfallet var falska men sade i domstol att även efter ärekränkningsrättegången var frågan "aldrig borta".
En av de publikationer som Anglesea stämde var den satiriska tidskriften Private Eye.
I ett uttalande, dess högprofil redaktör Ian Hislop, beskrev denna åtgärd som "en av de mörkaste perioderna av min redaktörskap".
"Under ärekränkningsförsöket sa Anglesea att han aldrig hade överfallit några tonårspojkar. Vi vet nu att detta var en lögn, att han verkligen var en pedofil, att han i sanning inte hade något rykte att försvara.
"Jag finner en viss dyster tillfredsställelse i denna dom idag och i det faktum att rättvisa så småningom har skipats."
Men Hislop sade att han inte hade för avsikt att återkomma till ärekränkningsfallet.
"Private Eye kommer inte att leta efter våra pengar tillbaka från ärekränkningen. Andra har betalat ett mycket högre pris, sade han.
En före detta polischef i norra Wales har befunnits skyldig till tidigare sexualbrott mot barn.