I januar 1965 intensiverte den syriske sikkerhetstjenesten jakten på spionen. Med hjelp av eksperter fra Sovjetunionen ble det i en periode innført radiotaushet i håp om å oppdage spionens radiosendinger. Det da høyteknologiske radiosporingsutstyret ledet så etterhvert syrerne til Cohens bolig. Han ble pågrepet og ført til fengselet i Mezzeh i det vestlige Damaskus.