20 czerwca 1939 został aresztowany przez NKWD w Leningradzie. Wkrótce po tym wydarzeniu jego druga żona, aktorka (uprzednio żona Sergieja Jesienina), została zamordowana przez zadanie wielu pchnięć sztyletem w ich moskiewskim mieszkaniu 15 lipca 1939 r. Po aresztowaniu Meyerhold był brutalnymi torturami przymuszony do „przyznania się” do współpracy z japońskim i brytyjskim wywiadem. Potem odwołał te zeznania w napisanym w więzieniu liście adresowanym do Wiaczesława Mołotowa. Oświadczył:
Śledczy zaczęli od użycia siły w stosunku do mnie, słabego 65-letniego człowieka. Byłem zmuszany do leżenia twarzą do dołu i byłem bity w podeszwy stóp i w plecy gumową nahajką … Przez następne kilka dni, gdy te partie mojego ciała były pełne wewnętrznych krwiaków, oni znów bili te czerwono-niebiesko-żółte rany nahajkami i ból był tak intensywny, że czułem to jakby lano mi wrzątek na te miejsca. Wyłem i płakałem z bólu.