Hon har förlorat sitt brittiska medborgarskap och utanförskap förväntas följa, vilket innebär att hon inte kan resa till Storbritannien.
Fru Chapman var en av tio ryssar som arresterades i USA och som erkände att de var agenter för ett främmande land.
Förra veckan sade hennes advokat att hon skulle vilja komma till Storbritannien eftersom hon har ett brittiskt pass genom ett tidigare äktenskap.
Ryssland gick med på att byta ut fyra amerikanska spioner mot de tio ryska agenterna och bytet genomfördes i Wien den 9 juli.
Fru Chapman, som också är känd som Anya Kushchenko, är dotter till en rysk diplomat.
Fram till inrikesministeriets beslut hade hon dubbelt rysk-brittisk nationalitet.
BBC:s inrikeskorrespondent Andy Tighe sa att ms Chapman blev den mest kända av den ryska spionringen efter detaljer och fotografier från hennes Facebook-inlägg plockades upp av tidningar runt om i världen.
Han sade att hennes advokater fick ett brev som formellt återkallade hennes medborgarskap och hon fick veta att hennes pass inte längre var giltigt.
Det är underförstått att åtgärder också vidtas för att permanent utesluta Catherine Chapman från att resa till Storbritannien i framtiden, sade vår korrespondent.
Tidigare denna månad pratade Briton Alex Chapman, 30, från Bournemouth, Dorset, med en tidning om sitt fyraåriga äktenskap med den 28-årige ryssen.
Han sade att de hade träffats på en fest i London 2002 och gifte sig fem månader senare.
Han sade att hon förändrades dramatiskt under äktenskapet, och till slut hade hon "hemliga" möten med "ryska vänner".
Catherine Chapman försökte inte dölja sin ryska identitet när hon anlände till New York från Moskva i februari 2010 och sade att hon ville bygga upp en rekryteringsbyrå som riktade sig till unga yrkesverksamma i båda städerna.
Men efter spionbytet i Wien sa en talesperson från inrikesministeriet att de granskade ms Chapmans passsituation.
Ryska agenters hela amerikanska liv
Utsikt: Livet efter spionage
Rysk spionmisstänkt var min fru.
"Inrikesministern har rätt att beröva dubbla medborgare deras brittiska medborgarskap där hon anser att det skulle gynna allmänhetens bästa. Detta fall är under brådskande övervägande, "sa talespersonen.
Shadow Home sekreterare Alan Johnson hade sagt att det "kan inte vara i vårt intresse" att låta Ms Chapman bosätta sig i Storbritannien.
BBC: s Dominic Casciani sade bara ett halvt dussin människor har berövats brittiskt medborgarskap sedan lagen infördes 2002. Lagen infördes delvis för att göra det lättare att deportera radikala präster Abu Hamza al Masri.
Hemsekreteraren kan beröva någon medborgarskap om deras närvaro är "allvarligt skadlig" för brittiska intressen: till exempel om de utgör ett hot mot den nationella säkerheten.
De tio ryska agenterna hade erkänt sig skyldiga i New York till "konspiration att agera som en oregistrerad agent i ett främmande land".
Allvarligare anklagelser mot penningtvätt har lagts ned.
Åklagarna sade att de anklagade hade utgjort vanliga medborgare, en del bodde tillsammans i åratal och beordrades av Rysslands underrättelsetjänst (SVR) att infiltrera politiska kretsar och samla in information.
På söndagen rapporterades det att två av de fyra ryssar som uteslutits från Moskva som en del av spionbytet troddes bo under täckmantel på ett brittiskt hotell.
Brodern till en, Igor Sutyagin, sade att han hade ringt sin fru från en liten stad i utkanten av London, men hade inte fått veta exakt var han var.
Anna Chapman, en av de ryska spioner som deporterats från USA, har berövats sitt brittiska medborgarskap, förstår BBC.