W USA prowadził ponadto działalność wywiadowczą na zlecenie radzieckiego rządu. W trakcie prezentowania theremina w nowojorskim Hotelu Plaza w grudniu 1928 roku poznał skrzypaczkę Clarę Reisenberg (później znaną pod nazwiskiem odmężowskim jako Clara Rockmore), która ze względów zdrowotnych musiała porzucić grę na skrzypcach. Reisenberg wykazała zainteresowanie instrumentem i dostała w prezencie od Termena model RCA jego wynalazku. Zaczęła dążyć do osiągnięcia mistrzowskiego opanowania theremina, jednocześnie współpracując z Lwem Termenem przy udoskonalaniu instrumentu. Przekonała również Termena, żeby stworzył dla niej instrument o wiele bardziej precyzyjny i wrażliwy niż model RCA, z zakresem zwiększonym z trzech oktaw do pięciu oraz mechanizmem ułatwiającym uzyskanie staccato. W późniejszych latach dała wiele występów, grając na thereminie, a obecnie jest uważana za najwybitniejszą thereministkę w historii. thumb|Płaskorzeźba Wielkiej Pieczęci Stanów Zjednoczonych ze skonstruowanym przez Lwa Termena urządzeniem podsłuchowym, obecnie znajdująca się w zbiorach NSA We wrześniu 1938 roku Termen wrócił do Związku Radzieckiego. W marcu następnego roku został aresztowany i oskarżony o współudział w zabójstwie Siergieja Kirowa oraz propagandę antyradziecką, a następnie skazany na osiem lat pozbawienia wolności.