Někdy počátkem května 1779 se Arnold sešel se Stansburym. Stansbury, jehož výpověď před britskou komisí zřejmě mylně klade toto datum do června, uvedl, že po setkání s Arnoldem "jsem tajně odjel do New Yorku s nabídkou [Arnoldových] služeb siru Henrymu Clintonovi". Stansbury ignoroval Arnoldovy pokyny, aby do spiknutí nezapojoval nikoho dalšího, překročil britské linie a vydal se za Jonathanem Odellem do New Yorku. Odell byl loajalista spolupracující s Williamem Franklinem, posledním koloniálním guvernérem New Jersey a synem Benjamina Franklina. Franklin 9. května představil Stansburyho majoru Andrému, který byl právě jmenován šéfem britských špionů. To byl začátek tajné korespondence mezi Arnoldem a Andrém, při níž někdy využíval svou ženu Peggy jako ochotného prostředníka, která vyvrcholila o více než rok později Arnoldovou změnou strany.
Tajná komunikace
André mluvil s generálem Clintonem, který mu dal široké pravomoci, aby Arnoldovu nabídku realizoval. André poté vypracoval pokyny pro Stansburyho a Arnolda. Tento první dopis zahájil diskusi o typech pomoci a zpravodajských informacích, které by mohl Arnold poskytnout, a obsahoval instrukce, jak v budoucnu komunikovat. Dopisy měly být předávány prostřednictvím ženského kruhu, jehož byla Peggy Arnoldová součástí, ale pouze Peggy měla vědět, že některé dopisy obsahují instrukce psané kódem i neviditelným inkoustem, které měly být předány Andrému, přičemž jako kurýr měl být použit Stansbury.
V červenci 1779 Arnold poskytoval Britům informace o rozmístění a síle jednotek a o umístění zásobovacích skladů a zároveň vyjednával o kompenzaci. Nejprve požadoval náhradu ztrát a 10 000 liber, což byla částka, kterou Kontinentální kongres udělil Charlesi Leemu za jeho služby v Kontinentální armádě. Generál Clinton, který vedl tažení s cílem získat kontrolu nad údolím řeky Hudson, měl zájem o plány a informace o obraně West Pointu a dalších obranných zařízeních na řece Hudson. Začal také naléhat na osobní setkání a navrhl Arnoldovi, aby usiloval o další vysoké velení. V říjnu 1779 se jednání zastavila. Kromě toho patriotské davy prohledávaly Filadelfii a hledaly loajalisty a Arnoldovi a Shippenově rodině bylo vyhrožováno. Kongres i místní úřady Arnolda odmítaly s žádostmi o zajištění bezpečnosti pro něj a jeho příbuzné.
Vojenský soud
Vojenský soud, který se měl zabývat obviněními proti Arnoldovi, začal zasedat 1. června 1779, ale jeho zasedání se protáhlo až do prosince 1779, protože generál Clinton dobyl Stony Point ve státě New York, což vyvolalo v armádě horečnou reakci. Navzdory skutečnosti, že řada členů poroty byli muži, kteří Arnolda neměli v lásce kvůli akcím a sporům z dřívějšího období války, byl Arnold 26. ledna 1780 zproštěn všech obvinění kromě dvou menších. Arnold se v následujících měsících snažil tuto skutečnost zveřejnit, nicméně počátkem dubna, pouhý týden poté, co Washington Arnoldovi poblahopřál k narození jeho syna Edwarda Shippena Arnolda 19. května, Washington zveřejnil formální výtku Arnoldova chování.
Vrchní velitel by byl mnohem radši, kdyby mohl udělit pochvalu důstojníkovi, který prokázal své vlasti tak vynikající služby jako generálmajor Arnold, ale v tomto případě ho smysl pro povinnost a ohled na upřímnost nutí prohlásit, že jeho chování [v odsouzených akcích] považuje za nerozvážné a nevhodné.
- Oznámení vydané Georgem Washingtonem, 6. dubna 1780
Krátce po Washingtonově výtce dospělo vyšetřování jeho výdajů Kongresem k závěru, že Arnold plně nevyúčtoval své výdaje, které vynaložil během invaze do Quebecu, a že dluží Kongresu přibližně 1 000 liber, a to především proto, že je nebyl schopen doložit. Značné množství těchto dokumentů se ztratilo během ústupu z Quebecu; rozzlobený a frustrovaný Arnold koncem dubna rezignoval na vojenské velení ve Filadelfii.
Nabídka vzdát se West Pointu
Začátkem dubna se Philip Schuyler obrátil na Arnolda s nabídkou, aby mu svěřil velení ve West Pointu. Jednání mezi Schuylerem a Washingtonem na toto téma nepřinesla do začátku června žádné výsledky. Arnold znovu otevřel tajné kanály s Brity, informoval je o Schuylerových návrzích a připojil Schuylerovo hodnocení podmínek a West Pointu. Poskytl také informace o navrhované francouzsko-americké invazi do Quebecu, která měla proběhnout po řece Connecticut. (Arnold nevěděl, že tato navrhovaná invaze je lest, jejímž cílem je odklonit britské zdroje). Dne 16. června Arnold při cestě domů do Connecticutu za osobními záležitostmi zkontroloval West Point a tajným kanálem zaslal velmi podrobnou zprávu. Po příjezdu do Connecticutu Arnold zařídil prodej svého tamního domu a začal převádět majetek do Londýna prostřednictvím prostředníků v New Yorku. Počátkem července byl již zpět ve Filadelfii, kde 7. července napsal Clintonovi další tajnou zprávu, z níž vyplývalo, že jeho jmenování do West Pointu je jisté a že by dokonce mohl poskytnout "nákres prací ..., jimiž byste mohl [West Point] obsadit beze ztráty".
Generála Clintona a majora Andrého, kteří se 18. června vrátili vítězně z obléhání Charlestonu, tato zpráva okamžitě zaujala. Clinton, který se obával, že se Washingtonova armáda a francouzské loďstvo spojí na Rhode Islandu, se opět zaměřil na West Point jako na strategický bod, který je třeba obsadit. André, který měl špehy a informátory sledující Arnolda, si ověřil jeho pohyb. Clinton, nadšený vyhlídkami, informoval o svých zpravodajských přepadech své nadřízené, ale na Arnoldův dopis ze 7. července neodpověděl.
Arnold následně napsal Clintonovi řadu dopisů, a to ještě předtím, než mohl očekávat odpověď na dopis ze 7. července. V dopise z 11. července si stěžoval, že mu Britové zřejmě nedůvěřují, a hrozil, že pokud nedojde k pokroku, přeruší jednání. Dne 12. července napsal znovu a výslovně nabídl, že se vzdá West Pointu, ačkoli jeho cena (kromě odškodnění za ztráty) vzrostla na 20 000 liber, přičemž záloha ve výši 1 000 liber měla být doručena spolu s odpovědí. Tyto dopisy nedoručoval Stansbury, ale Samuel Wallis, další filadelfský obchodník, který špehoval pro Brity.
Velení ve West Pointu
Dne 3. srpna 1780 získal Arnold velení ve West Pointu. Dne 15. srpna obdržel od Andrého šifrovaný dopis s poslední Clintonovou nabídkou: 20 000 liber a žádné odškodnění za ztráty. Kvůli potížím s předáváním zpráv po linii nevěděla žádná ze stran několik dní, že druhá strana s touto nabídkou souhlasí. Arnoldovy dopisy nadále podrobně popisovaly pohyby Washingtonových vojsk a poskytovaly informace o organizovaných francouzských posilách. Dne 25. srpna mu Peggy konečně doručil Clintonův souhlas s podmínkami.
Washington pověřil Arnolda velením ve West Pointu a zároveň mu dal pravomoc nad celou Američany kontrolovanou řekou Hudson, od Albany až po britské linie u New Yorku. Během cesty do West Pointu Arnold obnovil známost s Joshuou Hettem Smithem, člověkem, o němž Arnold věděl, že dělal špiona pro obě strany a který vlastnil dům poblíž západního břehu Hudsonu jižně od West Pointu.
Jakmile se Arnold usadil ve West Pointu, začal systematicky oslabovat jeho obranu a vojenskou sílu. Potřebné opravy na řetězu přes řeku Hudson nebyly nikdy nařízeny. Vojáci byli hojně rozdělováni v rámci Arnoldova velitelského území (ale jen minimálně v samotném West Pointu) nebo na požádání poskytováni Washingtonu. Také on zasypával Washington stížnostmi na nedostatek zásob a psal: "Všeho je nedostatek". Zároveň se snažil vyčerpat zásoby West Pointu, aby bylo obléhání úspěšnější. Jeho podřízení, z nichž někteří byli jeho dlouholetými spolupracovníky, reptali na zbytečné rozdělování zásob a nakonec dospěli k závěru, že Arnold prodává část zásob na černém trhu za účelem osobního zisku.
30. srpna 30 Arnold poslal Andrému dopis, v němž přijal Clintonovy podmínky a navrhl mu schůzku prostřednictvím dalšího prostředníka: William Heron, člen Connecticutského shromáždění, o kterém si myslel, že mu může důvěřovat. Heron se komickým způsobem vydal do New Yorku, aniž by věděl o významu dopisu, a nabídl Britům své vlastní služby jako špion. Poté odvezl dopis zpět do Connecticutu, kde jej v podezření z Arnoldova jednání předal veliteli connecticutské domobrany. Generál Parsons, který viděl dopis napsaný jako šifrovanou obchodní diskusi, jej odložil stranou. O čtyři dny později poslal Arnold šifrovaný dopis s podobným obsahem do New Yorku prostřednictvím manželky válečného zajatce. Nakonec byla schůzka stanovena na 11. září poblíž Dobb's Ferry. Toto setkání bylo zmařeno, když britské dělové čluny na řece, které nebyly informovány o jeho blížícím se příjezdu, vystřelily na jeho loď.
Odhalená zápletka
Arnold a André se nakonec setkali 21. září v domě Joshuy Hetta Smithe. Ráno 22. září James Livingston, plukovník velící základně ve Verplanck's Pointu, vystřelil na loď HMS Vulture, která měla Andrého dopravit zpět do New Yorku. Tato akce loď poškodila a ta se musela stáhnout po řece, což Andréa donutilo vrátit se do New Yorku po souši. Arnold pro Andrého vypsal propustky, aby mohl projít přes linie, a také mu předal plány West Pointu. V sobotu 23. září byl André poblíž Tarrytownu zajat třemi westchesterskými vlastenci jménem John Paulding, Isaac Van Wart a David Williams; dokumenty odhalující spiknutí s cílem dobýt West Point byly nalezeny a odeslány do Washingtonu a Arnoldova zrada vyšla najevo poté, co je Washington prozkoumal. André mezitím přesvědčil nic netušícího velícího důstojníka, kterému byl předán, plukovníka Johna Jamesona, aby ho poslal zpět k Arnoldovi do West Pointu. Major Benjamin Tallmadge, člen Washingtonovy tajné služby, však trval na tom, aby Jameson nařídil zajatce zadržet a přivést zpět. Jameson neochotně odvolal poručíka, který Andrého předal do Arnoldovy vazby, ale pak téhož poručíka poslal jako posla, aby Arnolda informoval o Andrého zatčení.
Arnold se o Andrého zajetí dozvěděl následujícího rána 24. září, kdy obdržel Jamesonovu zprávu, že André je v jeho vazbě a že dokumenty, které André nesl, byly odeslány generálu Washingtonovi. Arnold obdržel Jamesonův dopis, když čekal na Washingtona, s nímž měl v plánu posnídat. Všemi silami spěchal na břeh a nařídil bárkařům, aby ho převezli po řece k místu, kde kotvila loď Vulture, která ho pak odvezla do New Yorku. Z lodi Arnold napsal Washingtonovi dopis, v němž žádal, aby Peggy bezpečně odcestovala ke své rodině do Filadelfie, a Washington jeho žádosti vyhověl. Když mu byly předloženy důkazy o Arnoldově zradě, byl prý Washington klidný. Zjišťoval však rozsah zrady a při jednání s generálem Clintonem o osudu majora Andrého navrhl, že je ochoten Andrého vyměnit za Arnolda. Tento návrh Clinton odmítl; po vojenském soudu byl André 2. října v Tappanu ve státě New York oběšen. Washington také infiltroval do New Yorku své muže, aby se pokusili Arnolda unést; tento plán, který se téměř podařil, ztroskotal, když Arnold před prosincovým odplutím do Virginie změnil bydliště.
Arnold se pokusil ospravedlnit své jednání v otevřeném dopise nazvaném Obyvatelům Ameriky, který byl zveřejněn v novinách v říjnu 1780. V dopise Washingtonovi, v němž žádal o bezpečný průjezd pro Peggy, napsal, že "láska k mé vlasti pohání mé současné jednání, jakkoli se může zdát rozporuplné světu, který jen velmi zřídka posuzuje správnost jednání jakéhokoli člověka".