Łącznicy Najczęstszym łącznikiem Pieńkowskiego była Janet Anne Chisholm, żona działającego w Moskwie pod przykrywką dyplomaty oficera brytyjskiego wywiadu, Rodericka Chisholma. Przy okazji i dla zachowania bezpieczeństwa Janet Chisholm zabierała ze sobą do parku wózek z dziećmi i oficera CIA z ambasady USA w Moskwie.
Aresztowanie, wyrok, egzekucja Oleg Pieńkowski został aresztowany przez KGB 22 października 1962. Oficer CIA z ambasady amerykańskiej został aresztowany przez KGB, kiedy przyszedł na alarmowe spotkanie z Pieńkowskim. W pokazowym publicznym procesie, który miał miejsce w maju 1963, udowodniono Pieńkowskiemu szpiegostwo. Skazany został na karę śmierci przez rozstrzelanie, a o wykonaniu wyroku doniesiono 17 maja 1963.
Na temat śmierci Pieńkowskiego istnieje kilka niepotwierdzonych wersji negujących wersję oficjalną. Według Ryszarda Kuklińskiego Pieńkowski został stracony w sposób pokazowy: wrzucono go do rozpalonego pieca hutniczego, a z egzekucji nakręcono film dla adeptów rosyjskiej Akademii Woroszyłowa. Wiktor Suworow w powieści Akwarium twierdził, że gdy rozpoczynał służbę w GRU pokazywano mu film przedstawiający spalenie żywcem w krematorium człowieka opisanego jako pułkownik GRU.