Den 20. juni 1985 ble Treholt dømt til 20 års fengsel (med fradrag av 518 dager for utholdt varetektsarrest) for spionasje til fordel for Sovjetunionen og Irak, samt inndragning av 700.000 kroner og 52.000 amerikanske dollar. Blant annet fastslo retten at det var sannsynlig at han hadde avslørt politiske og militære hemmeligheter til den sovjetiske sikkerhetstjenesten KGB.