Dla ratowania aresztowanych w czasie likwidacji IV zarządu WiN 2,5 tysiąca podkomendnych i doprowadzenia do ich amnestionowania początkowo zgodził się na udział w „grze wywiadowczej” z wywiadami państw zachodnich; gdy jednak zorientował się, że MBP nie ma zamiaru dotrzymywać umowy, wycofał się z niej, podpisując tym samym na siebie wyrok śmierci.
Brutalne i okrutne śledztwo wobec podpułkownika Łukasza Cieplińskiego i jego współpracowników trwało aż trzy lata i było prowadzone pod bezpośrednim nadzorem NKWD. Był przetrzymywany w warszawskim więzieniu mokotowskim. Zachowały się grypsy więzienne adresowane do rodziny w ostatnich miesiącach życia Łukasza Cieplińskiego. Pisał je ołówkiem chemicznym na dwóch stronach bibułki, którą skręcał i wciskał w szwy chusteczki sporządzonej z więziennego prześcieradła, następnie przemycanej do krewnych. Ta chusteczka trafiła do adresatów i dziś jest najcenniejszą pamiątką rodziny. W jednym z grypsów pisał do żony:
Kochana Wisiu!