Часть документов Толкачев сфотографировал в туалетной комнате института. "Рабочее место" для съемки совершенно секретных материалов Толкачев устроил и у себя дома — из чертежных досок, деревянных брусков и полученной от американцев струбцины со сферическим шарниром, с помощью которой крепил фотоаппарат "Пентакс".

Используя бесконтрольность с документами командированных лиц, Толкачев в период нахождения в НИИ приборостроения в городе Жуковском получил от его сотрудников важный документ и, закрывшись в обеденный перерыв в одной из комнат предприятия, сфотографировал его аппаратом «Пентакс», который скрытно принес с собой.

В конце апреля 1985 года в беседе с контрразведчиком одна из сотрудниц Первого отдела НИИ радиостроения, где работал Толкачев, рассказала об имевших место нарушениях. В числе нарушителей она назвала и Толкачева, которому неоднократно выдавали по его просьбе под расписку совершенно секретные документы в нарушение существующего порядка под пропуск. Однажды она видела, как он, получив такой документ, в обеденный перерыв уехал куда-то на машине. Возвратившись в отдел, она проверила наличие документа — его не оказалось.

При проверке карточки «Разрешений» Толкачева выяснилось, что в ней отмечено значительно меньшее количество материалов, чем ему выдавалось в действительности. Более углубленная проверка показала, что Толкачев неоднократно брал в Первом отделе и в научно-технической библиотеке ненужные ему для работы секретные издания.

Сотрудники отдела, в котором работал Толкачев, рассказали, что он часто уезжал обедать домой. Их удивляло, почему он не брал с собой супругу, работавшую в том же институте, но из чувства такта не задавали подобные вопросы Адольфу Георгиевичу.

Подозрения в отношении Толкачева еще больше укрепились, когда выяснилось, что в карточку, где фиксировались документы, которыми он пользовался, внесены далеко не все инвентарные номера документов. Чисто визуально библиотекарь запомнила, что примерно год назад в его карточке уже не оставалось места для записи, а настоящая карточка заполнена лишь наполовину. Проведенная в КГБ экспертиза определила, что подписи должностных лиц в карточке с большой вероятностью являются поддельными.

Начался новый этап работы, не менее сложный, чем предыдущий, усугубленный тем обстоятельством, что ни в коем случае нельзя было вызвать подозрения ни со стороны Толкачева, ни со стороны его возможных партнеров.

Специалисты изучали и анализировали всю жизнь этого человека, родившегося в 1927 году в Актюбинске, русского, беспартийного, женатого, проживающего в Москве в доме на площади Восстания. Окружающие говорили о нем как о высококвалифицированном инженере, ведущем обособленный образ жизни, в прошлом злоупотреблявшем спиртными напитками и лечившемся у нарколога. Недавно им приобретены дача и машина. Портрет дополняли любовь к обогащению, завышенные представления о своей личности, способностях, предназначении. Впоследствии на допросах Толкачев сам признал, что на преступление его толкнули необузданная тяга к деньгам, уверенность, что только большие деньги дадут ему независимость и значимость.

Американцы проявляли заботу о безопасности своего агента. Ему отказали в подделке пропуска, резонно полагая, что она может быть обнаружена, отказывали в передаче ряда материалов, могущих привести к его расшифровке, например пособий для сына (который ничего не знал о преступной деятельности отца). Зато передали ему ампулу с ядом, закамуфлированную в авторучку. В ампуле была тройная смертельная для взрослого человека доза цианистого калия. Видимо, самоубийство виделось хозяевам как лучший исход для самого Толкачева. Обсуждался, правда, с ним и другой вариант — бегство за границу, однако этого, по независящим от него причинам, не произошло.

Приближался неизбежный час расплаты. Свои настроения последнего времени Толкачев объяснял так: "Мои опасения возможного провала были обусловлены следующими обстоятельствами. В НИИ, где я работал, в конце апреля стали составлять списки сотрудников, допущенных к материалам по системе государственного опознания самолетов, с включением сведений о домашних адресах и номерах телефонов. Меня это насторожило, так как в марте я передал американцам некоторые сведения по этой системе". Он нутром чувствовал, что час возмездия близок. Деньги теряли для него ценность. И однажды он сделал то, с чего начался наш рассказ: в приступу отчаяния и злобы сжег часть своего богатства, полученного от американцев. Уничтожил часть аппаратуры. Подальше спрятал великолепные ювелирные изделия, о существовании которых до обыска не знала его жена.

За Толкачевым было установлено наблюдение. Оно выявило, что 5 июня 1985 года он направился на конспиративную встречу, но его «друг» не появился. 13 июня Толкачев в то же время, что и 5 июня, появился на улице Пивченкова, причем оба раза предварительно проделал манипуляцию с форточкой. Одновременно к этому же месту направился 2-й секретарь посольства США Пол Стомбаух, сотрудник ЦРУ, контакты которого с Толкачевым уже были зафиксированы. Из посольства он выехал с женой и после трехчасовой проверки по улицам Москвы переоделся, затем, оставив жену в автомашине и сменив несколько видов городского транспорта, вышел на встречу с Толкачевым.

При задержании у Стомбауха были изъяты исполненные на миниатюрных листах быстрорастворимой бумаги инструкции ЦРУ, пять мини-фотоаппаратов, изданные за границей антисоветские произведения под фальшивыми обложками, деньги, предназначенные для Толкачева, схемы района места встречи и т. д.

У Толкачева были обнаружены письменное сообщение о новейших разработках военной техники, мини-фотоаппараты с отснятыми совершенно секретными документами. При обыске на квартире был изъят ряд вещественных доказательств его шпионской деятельности, в том числе средства тайнописи, коды, шифры, инструкции, ампула с ядом, рукописные материалы, содержащие совершенно секретные сведения, крупные суммы денег и драгоценности.

Газета "Уолл-стрит джорнэл". Октябрь 1985 года. Статья члена редколлегии Уильяма Кусевича: "…Согласно материалам, полученным от высокопоставленных лиц в разведке США, Толкачев был одним из наиболее успешных агентов ЦРУ в Советском Союзе… В течение нескольких лет он передавал американцам бесценную информацию о новейших советских исследованиях в области авиационной технологии, особенно авионики — аппаратуры электронного слежения и противодействия, включая современные радары и так называемые «невидимки», или технику, с помощью которой самолет нельзя обнаружить радаром. Такие исследования являются крупным достижением в области военной авиации… Он был одним из наиболее прибыльных источников и сэкономил нам миллиарды долларов, передав информацию о том, в каком направлении будет развиваться советская авиация… В результате США потеряли одного из самых ценных агентов в СССР".

16–23 июня 1986 года дело на Толкачева было заслушано в судебном заседании Военной коллегии Верховного суда СССР. Материалы следствия нашли полное подтверждение в процессе судебного разбирательства. Вина Толкачева была установлена показаниями свидетелей и вещественными доказательствами.

Военная коллегия Верховного суда СССР, признав Толкачева виновным в измене Родине в форме шпионажа, приговорила его к исключительной мере наказания — смертной казни.

Необходимое дополнение. 28 апреля 1994 года американским судом к пожизненному заключению был приговорен Олдрич Эймс, бывший сотрудник ЦРУ, обвиненный в шпионаже в пользу СССР. Одно из предъявленных ему обвинений — «сдача» более десяти ценных агентов ЦРУ. И среди них — "Адольфа Толкачева, сотрудника совершенно секретного НИИ, который передал американцам, в частности, сведения о системе "свой — чужой". Завербован в Москве на «денежной» основе и неудовлетворенности служебным положением. Расстрелян 24 сентября 1986 года". Если это действительно так и Эймс «сдал» Токачева в самом начале своего сотрудничества (апрель 1985 года), то перед нами образец успешной совместной операции двух советских спецслужб — разведки и контрразведки.