В течение дня на сопредельной территории началось необычное оживление, что выражалось в движении машин и выброске с японской заставы Пензау одного усиленного наряда в направлении погранзнака № 8 и одного – в направлении погранзнака № 7, чего раньше не наблюдалось. Факт бегства начальника УНКВД по ДВК был налицо. Позже это подтвердил закордонный агент Хуньчуньской жандармерии. По его данным, Люшков был обнаружен на территории Маньчжоу-Го пограничной стражей 13 июня в 5 час. утра. Его заметили в 15 м от штаба полицейского отряда. В утреннем тумане двое корейских полицейских подкрались к перебежчику на расстояние 5 м и окликнули его. Он сразу же поднял руки, затем достал два пистолета и бросил их. Его доставили в штаб, где он показал, что является начальником Управления НКВД по Дальневосточному краю, комиссаром госбезопасности Люшковым. Всех это поразило. Люшков сразу стал сообщать важные военные сведения, о чем незамедлительно передали в штаб Корейской и Квантунской армий.
Как и следовало ожидать, в Москве сразу же была арестована жена Люшкова – Нина Васильевна Письменная (урожденная Краузе). На допросах 15 и 16 июня она показала, что Люшков еще в мае начал уговаривать ее вместе с дочерью уехать в Москву, забрав все свои вещи и деньги, мотивируя это тем, что за время их отсутствия его, возможно, переведут в Москву. Перед отъездом он дал ей 8 тыс. рублей и облигаций на 6 тыс. рублей. Она также сообщила, что за семь лет совместной жизни с Люшковым (познакомились они в Харькове в 1931 году) не было случая, чтобы он чем-нибудь выказывал свою радость по поводу достижений советской власти. Более того, в его отношении к советской власти сквозила ирония. По ее словам, он был страшным карьеристом, лицемером, злопамятным и завистливым чиновником. Люшков носил маску, при помощи которой старался скрыть от людей, от партии и советской власти свою пошлость, свое двурушничество и предательство. Его наиболее близкими друзьями были Леплевский, Каган и Осинин.
Никаких улик в отношении того, что жена Люшкова знала о готовящемся побеге мужа, получено не было. Тем не менее 19 января 1939 года она как «член семьи изменника Родины» (ЧСИР) была осуждена на 8 лет лагерей. После реабилитации в 1962 году она нашла свою дочь Людмилу Яковлевну Письменную в Латвии (которая была дочерью Письменной от первого брака и приемной дочерью Люшкова). Оказалось, что дочь уехала туда к двоюродному