שילנסקי נעצר ב-5 באוקטובר 1952, בקומת המרתף של בניין משרד החוץ בקריה בתל אביב, כשבתיקו מטען חבלה – פצצת זמן שבה היו 25 אצבעות חומר נפץ. הוא הואשם כי הוא חבר במחתרת אשר התכוונה לפעול נגד הסכם השילומים, נידון ל-21 חודשי מאסר, ושוחרר לאחר שריצה שני שלישים מתקופת המאסר. משפטו זכה לפרסום ודעותיו זכו לחשיפה, לא מעט הודות להגנה שסיפק לו פרקליטו, שמואל תמיר, לימים שר המשפטים וחבר הכנסת. בכלא כתב את הספר "בכלא עברי – מיומנו של אסיר פוליטי". בנוסף כתב שילנסקי רומן על תקופת השואה, "מוזלמן", שתורגם לאנגלית ולרוסית. בראיון שנערך איתו כארבע שנים לאחר מעצרו אמר: "גם היום אני מאמין שהדבר הזה היה צריך להיעשות ואני גאה שאני האיש שעשה זאת".