Engang i begyndelsen af maj 1779 mødtes Arnold med Stansbury. Stansbury, hvis vidneudsagn for en britisk kommission tilsyneladende fejlagtigt placerede datoen i juni, sagde, at efter mødet med Arnold "tog jeg i hemmelighed til New York med et tilbud om [Arnolds] tjenester til Sir Henry Clinton". Idet han ignorerede instrukser fra Arnold om ikke at involvere andre i komplottet, krydsede Stansbury de britiske linjer og opsøgte Jonathan Odell i New York. Odell var loyalist og arbejdede sammen med William Franklin, den sidste koloniale guvernør i New Jersey og søn af Benjamin Franklin. Den 9. maj præsenterede Franklin Stansbury for major André, som netop var blevet udnævnt til britisk spionchef. Dette var begyndelsen på en hemmelig korrespondance mellem Arnold og André, der nogle gange brugte hans kone Peggy som villig mellemmand, og som kulminerede over et år senere med Arnolds skift af side.
Hemmelig kommunikation
André talte med general Clinton, som gav ham vide beføjelser til at følge op på Arnolds tilbud. André udarbejdede derefter instrukser til Stansbury og Arnold. Dette første brev indledte en diskussion om de typer af bistand og efterretninger, som Arnold kunne levere, og indeholdt instruktioner om, hvordan man skulle kommunikere i fremtiden. Brevene ville blive sendt gennem den kvindekreds, som Peggy Arnold var en del af, men kun Peggy ville være klar over, at nogle breve indeholdt instruktioner skrevet med både kode og usynligt blæk, som skulle sendes videre til André med Stansbury som kurer.
I juli 1779 gav Arnold briterne oplysninger om troppernes placering og styrke samt om forsyningsdepoter, mens han samtidig forhandlede om kompensation. I første omgang bad han om erstatning for sine tab og 10.000 pund, et beløb, som den kontinentale kongres havde givet Charles Lee for hans tjenester i den kontinentale hær. General Clinton, som var i gang med et felttog for at få kontrol over Hudson River Valley, var interesseret i planer og oplysninger om forsvaret af West Point og andre forsvar ved Hudson River. Han begyndte også at insistere på et personligt møde og foreslog Arnold, at han skulle søge en anden kommando på højt niveau. I oktober 1779 var forhandlingerne gået i stå. Desuden gennemsøgte patriotiske pøbelmænd Philadelphia efter loyalister, og Arnold og Shippen-familien blev truet. Arnold blev afvist af Kongressen og af de lokale myndigheder i anmodninger om sikkerhedsvagter for ham selv og hans svigerfamilie.
Krigsret
Den krigsret, der skulle behandle anklagerne mod Arnold, begyndte at mødes den 1. juni 1779, men blev forsinket til december 1779 af general Clintons indtagelse af Stony Point i New York, hvilket kastede hæren ud i en hektisk aktivitet for at reagere. På trods af at en række medlemmer af dommerpanelet var mænd, der var dårligt stemt over for Arnold på grund af handlinger og stridigheder tidligere i krigen, blev Arnold den 26. januar 1780 frikendt for alle på nær to mindre anklager. Arnold arbejdede i løbet af de næste par måneder på at offentliggøre dette faktum; men i begyndelsen af april, kun en uge efter at Washington havde lykønsket Arnold med fødslen af hans søn Edward Shippen Arnold den 19. maj, offentliggjorde Washington en formel irettesættelse af Arnolds opførsel.
Den øverstbefalende ville have været meget gladere ved en lejlighed til at uddele ros til en officer, der havde gjort så fremragende tjenester for sit land som generalmajor Arnold; men i det foreliggende tilfælde tvinger pligtfølelse og ærlighed ham til at erklære, at han betragter hans opførsel [i de dømte handlinger] som uklog og upassende.
- Meddelelse offentliggjort af George Washington, 6. april 1780
Kort efter Washingtons irettesættelse konkluderede en kongresundersøgelse af hans udgifter, at Arnold ikke havde gjort fuldt regnskab for sine udgifter under invasionen af Quebec, og at han skyldte kongressen omkring 1.000 pund, hovedsagelig fordi han ikke kunne dokumentere dem. Et betydeligt antal af disse dokumenter gik tabt under tilbagetrækningen fra Quebec; vred og frustreret trak Arnold sig tilbage fra sin militære kommando over Philadelphia i slutningen af april.
Tilbud om at overgive West Point
I begyndelsen af april havde Philip Schuyler henvendt sig til Arnold for at få mulighed for at give ham kommandoen i West Point. Drøftelserne mellem Schuyler og Washington om emnet havde ikke båret frugt i begyndelsen af juni. Arnold genåbnede de hemmelige kanaler med briterne og informerede dem om Schuylers forslag og inkluderede Schuylers vurdering af forholdene og West Point. Han gav også oplysninger om en foreslået fransk-amerikansk invasion af Quebec, der skulle gå op ad Connecticut-floden. (Arnold vidste ikke, at denne foreslåede invasion var et kneb, der havde til formål at aflede britiske ressourcer). Den 16. juni inspicerede Arnold West Point, mens han var på vej hjem til Connecticut for at ordne personlige anliggender, og sendte en meget detaljeret rapport gennem den hemmelige kanal. Da han nåede Connecticut, sørgede Arnold for at sælge sit hjem der og begyndte at overføre aktiver til London gennem mellemmænd i New York. I begyndelsen af juli var han tilbage i Philadelphia, hvor han den 7. juli skrev endnu en hemmelig besked til Clinton, som antydede, at hans udnævnelse til West Point var sikret, og at han måske endda kunne levere en "tegning af de værker ... hvormed du kunne indtage [West Point] uden tab".
General Clinton og major André, som vendte sejrrig tilbage fra belejringen af Charleston den 18. juni, blev straks optaget af denne nyhed. Clinton, der var bekymret for, at Washingtons hær og den franske flåde ville slutte sig sammen i Rhode Island, besluttede sig igen for West Point som et strategisk punkt at indtage. André, som havde spioner og meddelere, der holdt øje med Arnold, bekræftede hans bevægelser. Clinton, der var begejstret for udsigterne, informerede sine overordnede om sine efterretningsopgaver, men undlod at svare på Arnolds brev af 7. juli.
Arnold skrev derefter en række breve til Clinton, allerede før han kunne have forventet et svar på brevet af 7. juli. I et brev af 11. juli klagede han over, at briterne tilsyneladende ikke havde tillid til ham, og truede med at afbryde forhandlingerne, hvis der ikke blev gjort fremskridt. Den 12. juli skrev han igen og udtrykte udtrykkeligt tilbuddet om at overgive West Point, selv om hans pris (ud over erstatning for hans tab) steg til 20.000 pund, med et forskud på 1.000 pund, der skulle leveres sammen med svaret. Disse breve blev ikke leveret af Stansbury, men af Samuel Wallis, en anden forretningsmand fra Philadelphia, som spionerede for briterne.
Kommando på West Point
Den 3. august 1780 fik Arnold kommandoen over West Point. Den 15. august modtog han et kodet brev fra André med Clintons sidste tilbud: 20.000 pund og ingen erstatning for hans tab. På grund af vanskeligheder med at få beskederne over linjerne vidste ingen af parterne i nogle dage, at den anden var indforstået med dette tilbud. Arnolds breve fortsatte med at beskrive Washingtons troppebevægelser og gav oplysninger om franske forstærkninger, der var ved at blive organiseret. Den 25. august overrakte Peggy ham endelig Clintons accept af betingelserne.
Da Washington gav Arnold kommandoen i West Point, gav han ham også myndighed over hele den amerikansk kontrollerede Hudson-floden, fra Albany og ned til de britiske linjer uden for New York City. Undervejs til West Point genoptog Arnold et bekendtskab med Joshua Hett Smith, en person, som Arnold vidste havde udført spionarbejde for begge sider, og som ejede et hus nær den vestlige bred af Hudson lige syd for West Point.
Da han først havde etableret sig på West Point, begyndte Arnold systematisk at svække forsvaret og den militære styrke. Nødvendige reparationer på kæden over Hudson blev aldrig bestilt. Tropper blev frit fordelt inden for Arnolds kommandoområde (men kun minimalt i selve West Point) eller leveret til Washington efter anmodning. Han sendte også klager til Washington over manglen på forsyninger og skrev: "Everything is wanting". Samtidig forsøgte han at tømme West Points forsyninger, så en belejring ville have større sandsynlighed for at lykkes. Hans underordnede, hvoraf nogle var mangeårige medarbejdere, brokkede sig over den unødvendige fordeling af forsyninger og konkluderede til sidst, at Arnold solgte nogle af forsyningerne på det sorte marked for personlig vindings skyld.
Den 30. august sendte Arnold et brev, hvori han accepterede Clintons betingelser og foreslog et møde med André gennem endnu en mellemmand: William Heron, et medlem af Connecticut Assembly, som han mente at kunne stole på. Heron tog i en komisk drejning til New York uden at være klar over brevets betydning og tilbød sine egne tjenester til briterne som spion. Derefter tog han brevet med tilbage til Connecticut, hvor han, mistænksom over for Arnolds handlinger, afleverede det til chefen for Connecticuts milits. General Parsons, der så et brev skrevet som en kodet forretningsdrøftelse, lagde det til side. Fire dage senere sendte Arnold et krypteret brev med lignende indhold til New York gennem en krigsfanges hustru. Til sidst blev et møde fastsat til den 11. september nær Dobb's Ferry. Dette møde blev forpurret, da britiske kanonbåde i floden, som ikke var blevet informeret om hans forestående ankomst, beskød hans båd.
Plot udsat
Arnold og André mødtes endelig den 21. september i Joshua Hett Smiths hus. Om morgenen den 22. september beskød James Livingston, obersten med ansvar for forposten ved Verplanck's Point, HMS Vulture, det skib, der skulle bringe André tilbage til New York. Ved denne aktion blev skibet beskadiget, og det måtte trække sig tilbage ned ad floden, hvilket tvang André til at vende tilbage til New York over land. Arnold skrev pas til André, så han kunne passere linjerne, og gav ham også planer for West Point. Lørdag den 23. september blev André taget til fange nær Tarrytown af tre Westchester-patrioter ved navn John Paulding, Isaac Van Wart og David Williams; papirerne, der afslørede komplottet om at erobre West Point, blev fundet og sendt til Washington, og Arnolds forræderi kom frem i lyset, efter at Washington havde undersøgt dem. I mellemtiden overbeviste André den intetanende befalingsmand, som han blev udleveret til, oberst John Jameson, om at sende ham tilbage til Arnold på West Point. Major Benjamin Tallmadge, der var medlem af Washingtons hemmelige tjeneste, insisterede imidlertid på, at Jameson beordrede, at fangen skulle opsnappes og bringes tilbage. Jameson tilbagekaldte modvilligt den løjtnant, der leverede André i Arnolds varetægt, men sendte derefter den samme løjtnant som budbringer for at underrette Arnold om Andrés anholdelse.
Arnold fik besked om André's tilfangetagelse den følgende morgen, den 24. september, da han modtog Jamesons besked om, at André var i hans varetægt, og at de papirer, som André havde med sig, var blevet sendt til general Washington. Arnold modtog Jamesons brev, mens han ventede på Washington, som han havde planlagt at spise morgenmad med. Han skyndte sig i al hast ned til kysten og beordrede prammænd til at ro ham ned ad floden til det sted, hvor Vulture lå for anker, som derefter bragte ham til New York. Fra skibet skrev Arnold et brev til Washington, hvori han bad om, at Peggy fik sikker passage til sin familie i Philadelphia, hvilket Washington imødekom. Da han blev præsenteret for beviserne på Arnolds forræderi, rapporteres det, at Washington var rolig. Han undersøgte dog omfanget af forræderiet og foreslog under forhandlingerne med general Clinton om major Andrés skæbne, at han var villig til at bytte André ud med Arnold. Dette forslag afviste Clinton; efter en militærdomstol blev André hængt i Tappan, New York den 2. oktober. Washington infiltrerede også mænd i New York i et forsøg på at kidnappe Arnold; denne plan, som var meget tæt på at lykkes, mislykkedes, da Arnold skiftede bolig, inden han sejlede til Virginia i december.
Arnold forsøgte at retfærdiggøre sine handlinger i et åbent brev med titlen To the Inhabitants of America, som blev offentliggjort i aviserne i oktober 1780. I brevet til Washington, hvor han bad om sikker passage for Peggy, skrev han, at "Kærlighed til mit land er drivkraften bag min nuværende adfærd, uanset om den synes uforenelig for verden, som meget sjældent dømmer nogen mands handlinger som rigtige".