思虑再三，赵学军还是选择了与境外间谍情报机关合作。

回国后，赵学军利用在科研院所工作的便利条件，大量搜集我国航天领域核心要害情报，并使用境外间谍情报机关提供的专业间谍器材，将情报提供给对方。其间收取数十万元间谍经费。

2019年6月，国家安全机关对赵学军采取强制措施。

2022年8月，赵学军因间谍罪被判处有期徒刑7年，剥夺正治权利3年，并处没收个人财产人民币20万元。