1985年原中国国家安全部北美情报司司长俞强声叛逃美国，出卖了金无怠。自此这名在美国情报系统潜伏40多年的间谍被美方逮捕。俞强声自此也没有公开消息，据说2年后在南美某海域溺水而亡。

被捕后，金无怠承认了自己确有间谍行为，在监狱中，金无怠坦诚地告诉美国中央情报局的官员他就是代号××的间谍。

但坦白的唯一情报是在中美建交过程中，秘密提供给中国关于美国总统对中美关系决策的情报，并因此声称自己对中美两国建交有功。金无怠说：“我提供了美国方面愿意修好的情报，毛泽东才做出了邀请尼克松访华的重大决定”。

根据金的夫人周谨予回忆录《我的丈夫金无怠之死》（1998年台湾东皇文化事业出版公司出版，以下略为“周著”）记载，1985年11月27日下午，美国联邦检察院提出对金无怠的起诉。

起诉书指控金无怠从1952年起，至1985年的30多年间，向中国大陆方面提供情报、保持接触，涉及国家安全，因此不能保释，要立即转入监狱。1986年2月，法院陪审团裁定，对金无怠所有17项指控罪名成立，其中包括6项间谍罪，定于3月4日宣判。

此前，金无怠希望妻子向中方通报，希望能和被关押的美方情报人员交换，以获得回到中国的自由。但是中方否认与其有任何关系。