En algún momento a principios de mayo de 1779, Arnold se reunió con Stansbury. Stansbury, cuyo testimonio ante una comisión británica aparentemente situó erróneamente la fecha en junio, dijo que, después de reunirse con Arnold, "fui secretamente a Nueva York con una oferta de servicios [de Arnold] a Sir Henry Clinton". Ignorando las instrucciones de Arnold de no involucrar a nadie más en el complot, Stansbury cruzó las líneas británicas y fue a ver a Jonathan Odell en Nueva York. Odell era un lealista que trabajaba con William Franklin, el último gobernador colonial de Nueva Jersey e hijo de Benjamin Franklin. El 9 de mayo Franklin presentó a Stansbury al mayor André, que acababa de ser nombrado jefe de los espías británicos. Este fue el comienzo de una correspondencia secreta entre Arnold y André, utilizando a veces a su esposa Peggy como intermediaria dispuesta, que culminó más de un año después con el cambio de bando de Arnold.
Comunicaciones secretas
André habló con el general Clinton, quien le dio amplia autoridad para proseguir con la oferta de Arnold. A continuación, André redactó unas instrucciones para Stansbury y Arnold. Esta primera carta abrió una discusión sobre los tipos de asistencia e inteligencia que Arnold podría proporcionar, e incluía instrucciones sobre cómo comunicarse en el futuro. Las cartas pasarían por el círculo de mujeres del que formaba parte Peggy Arnold, pero sólo Peggy sería consciente de que algunas cartas contenían instrucciones escritas tanto en código como en tinta invisible que debían ser transmitidas a André, utilizando a Stansbury como mensajero.
Para julio de 1779, Arnold estaba proporcionando a los británicos la localización y los efectivos de las tropas, así como la ubicación de los depósitos de suministros, todo ello mientras negociaba la indemnización. Al principio, pidió una indemnización por sus pérdidas y 10.000 libras, cantidad que el Congreso Continental había dado a Charles Lee por sus servicios en el Ejército Continental. El general Clinton, que estaba llevando a cabo una campaña para hacerse con el control del valle del río Hudson, estaba interesado en los planos y la información sobre las defensas de West Point y otras defensas del río Hudson. También empezó a insistir en una reunión cara a cara, y sugirió a Arnold que buscara otro mando de alto nivel. En octubre de 1779, las negociaciones se habían paralizado. Además, las turbas patriotas estaban recorriendo Filadelfia en busca de leales, y Arnold y la familia Shippen estaban siendo amenazados. Arnold fue rechazado por el Congreso y por las autoridades locales en sus peticiones de detalles de seguridad para él y su familia política.
Corte marcial
El consejo de guerra para considerar los cargos contra Arnold comenzó a reunirse el 1 de junio de 1779, pero se retrasó hasta diciembre de 1779 por la captura de Stony Point, Nueva York, por parte del general Clinton, lo que lanzó al ejército a una gran actividad para reaccionar. A pesar de que varios miembros del panel de jueces eran hombres mal dispuestos con Arnold por acciones y disputas anteriores en la guerra, Arnold fue absuelto de todos los cargos, excepto dos menores, el 26 de enero de 1780. Arnold se esforzó durante los meses siguientes por dar a conocer este hecho; sin embargo, a principios de abril, justo una semana después de que Washington felicitara a Arnold por el nacimiento de su hijo, Edward Shippen Arnold, el 19 de mayo, Washington publicó una reprimenda formal al comportamiento de Arnold.
El Comandante en Jefe habría sido mucho más feliz en una ocasión de otorgar elogios a un oficial que hubiera prestado servicios tan distinguidos a su país como el Mayor General Arnold; pero en el presente caso, el sentido del deber y el respeto a la franqueza le obligan a declarar que considera su conducta [en las acciones condenadas] como imprudente e impropia.
Poco después de la reprimenda de Washington, una investigación del Congreso sobre sus gastos llegó a la conclusión de que Arnold no había rendido cuentas de sus gastos durante la invasión de Quebec y que debía al Congreso unas 1.000 libras esterlinas, en gran parte porque no pudo documentarlas. Un número importante de estos documentos se perdió durante la retirada de Quebec; enfadado y frustrado, Arnold renunció al mando militar de Filadelfia a finales de abril.
Oferta de entrega de West Point
A principios de abril, Philip Schuyler se había dirigido a Arnold con la posibilidad de darle el mando en West Point. Las conversaciones entre Schuyler y Washington sobre el tema no habían dado fruto a principios de junio. Arnold reabrió los canales secretos con los británicos, informándoles de las propuestas de Schuyler e incluyendo la evaluación de Schuyler sobre las condiciones y West Point. También proporcionó información sobre una propuesta de invasión franco-estadounidense de Quebec que debía remontar el río Connecticut. (Arnold no sabía que esta propuesta de invasión era una treta destinada a desviar los recursos británicos). El 16 de junio Arnold inspeccionó West Point mientras se dirigía a su casa en Connecticut para ocuparse de asuntos personales, y envió un informe muy detallado a través del canal secreto. Cuando llegó a Connecticut, Arnold dispuso la venta de su casa allí, y comenzó a transferir activos a Londres a través de intermediarios en Nueva York. A principios de julio ya estaba de vuelta en Filadelfia, donde escribió otro mensaje secreto a Clinton el 7 de julio en el que daba a entender que su nombramiento para West Point estaba asegurado y que incluso podría proporcionar un "dibujo de las obras... con el que usted podría tomar [West Point] sin pérdida".
El general Clinton y el comandante André, que regresaron victoriosos del asedio de Charleston el 18 de junio, se vieron inmediatamente atrapados por esta noticia. Clinton, preocupado por que el ejército de Washington y la flota francesa se unieran en Rhode Island, volvió a fijarse en West Point como punto estratégico a capturar. André, que tenía espías e informadores que seguían la pista de Arnold, verificó sus movimientos. Excitado por las perspectivas, Clinton informó a sus superiores de sus golpes de inteligencia, pero no respondió a la carta de Arnold del 7 de julio.
A continuación, Arnold escribió una serie de cartas a Clinton, incluso antes de esperar una respuesta a la carta del 7 de julio. En una carta del 11 de julio, se quejaba de que los británicos no parecían confiar en él, y amenazaba con romper las negociaciones a menos que se hicieran progresos. El 12 de julio volvió a escribir, haciendo explícita la oferta de entregar West Point, aunque su precio (además de la indemnización por sus pérdidas) se elevaba a 20.000 libras, con un anticipo de 1.000 libras a entregar con la respuesta. Estas cartas no fueron entregadas por Stansbury sino por Samuel Wallis, otro empresario de Filadelfia que espiaba para los británicos.
Mando en West Point
El 3 de agosto de 1780, Arnold obtuvo el mando de West Point. El 15 de agosto recibió una carta codificada de André con la oferta final de Clinton: 20.000 libras esterlinas y ninguna indemnización por sus pérdidas. Debido a las dificultades para hacer llegar los mensajes a través de las líneas, ninguna de las partes supo durante algunos días que la otra estaba de acuerdo con esa oferta. Las cartas de Arnold siguieron detallando los movimientos de las tropas de Washington y proporcionando información sobre los refuerzos franceses que se estaban organizando. El 25 de agosto Peggy le entregó por fin el acuerdo de Clinton con las condiciones.
Washington, al asignar a Arnold el mando en West Point, también le dio autoridad sobre todo el río Hudson controlado por los estadounidenses, desde Albany hasta las líneas británicas en las afueras de la ciudad de Nueva York. Mientras se dirigía a West Point, Arnold reanudó una relación con Joshua Hett Smith, alguien que Arnold sabía que había hecho trabajos de espionaje para ambos bandos, y que poseía una casa cerca de la orilla occidental del Hudson, justo al sur de West Point.
Una vez que se estableció en West Point, Arnold comenzó a debilitar sistemáticamente sus defensas y su fuerza militar. Nunca se ordenaron las reparaciones necesarias en la cadena que cruza el Hudson. Las tropas se distribuyeron generosamente dentro de la zona de mando de Arnold (pero sólo mínimamente en el propio West Point), o se proporcionaron a Washington a petición. También acribilló a Washington con quejas sobre la falta de suministros, escribiendo: "Todo es insuficiente". Al mismo tiempo, trató de agotar los suministros de West Point, para que un asedio tuviera más posibilidades de éxito. Sus subordinados, algunos de los cuales eran socios desde hacía mucho tiempo, se quejaron de la distribución innecesaria de los suministros, y finalmente llegaron a la conclusión de que Arnold estaba vendiendo algunos de los suministros en el mercado negro para su beneficio personal.
El 30 de agosto, Arnold envió una carta aceptando las condiciones de Clinton y proponiendo una reunión a André a través de otro intermediario: William Heron, un miembro de la Asamblea de Connecticut en el que creía poder confiar. Heron, en un giro cómico, entró en Nueva York sin conocer el significado de la carta y ofreció sus propios servicios a los británicos como espía. Luego llevó la carta de vuelta a Connecticut, donde, sospechando de las acciones de Arnold, la entregó al jefe de la milicia de Connecticut. El general Parsons, al ver una carta escrita como una discusión de negocios en clave, la dejó de lado. Cuatro días después, Arnold envió una carta cifrada con un contenido similar a Nueva York a través de los servicios de la esposa de un prisionero de guerra. Finalmente, se fijó una reunión para el 11 de septiembre cerca de Dobb's Ferry. Esta reunión se frustró cuando las lanchas cañoneras británicas en el río, al no haber sido informadas de su inminente llegada, dispararon contra su barco.
Parcela expuesta
Arnold y André se reunieron finalmente el 21 de septiembre en la casa de Joshua Hett Smith. En la mañana del 22 de septiembre James Livingston, el coronel a cargo del puesto de avanzada en Verplanck's Point, disparó contra el HMS Vulture, el barco que debía llevar a André de vuelta a Nueva York. Esta acción dañó el barco y tuvo que retirarse río abajo, obligando a André a regresar a Nueva York por tierra. Arnold redactó pases para André para que pudiera atravesar las líneas, y también le dio planos de West Point. El sábado 23 de septiembre André fue capturado, cerca de Tarrytown, por tres patriotas de Westchester llamados John Paulding, Isaac Van Wart y David Williams; los papeles que exponían el complot para capturar West Point fueron encontrados y enviados a Washington, y la traición de Arnold salió a la luz después de que Washington los examinara. Mientras tanto, André convenció al desprevenido oficial al mando al que fue entregado, el coronel John Jameson, para que lo enviara de vuelta con Arnold a West Point. Sin embargo, el mayor Benjamin Tallmadge, miembro del servicio secreto de Washington, insistió en que Jameson ordenara interceptar al prisionero y traerlo de vuelta. Jameson retiró a regañadientes al teniente que entregó a André a la custodia de Arnold, pero luego envió al mismo teniente como mensajero para notificar a Arnold el arresto de André.
Arnold se enteró de la captura de André a la mañana siguiente, el 24 de septiembre, cuando recibió el mensaje de Jameson de que André estaba bajo su custodia y que los papeles que llevaba André habían sido enviados al general Washington. Arnold recibió la carta de Jameson mientras esperaba a Washington, con quien había planeado desayunar. Se apresuró a llegar a la orilla y ordenó a unos barqueros que le hicieran remar río abajo hasta donde estaba anclado el Vulture, que le llevó a Nueva York. Desde el barco, Arnold escribió una carta a Washington en la que solicitaba que se diera a Peggy un salvoconducto para llegar a su familia en Filadelfia, petición que Washington concedió. Cuando se le presentaron las pruebas de la traición de Arnold, se dice que Washington se quedó tranquilo. Sin embargo, investigó el alcance de la traición y sugirió en las negociaciones con el general Clinton sobre el destino del mayor André que estaba dispuesto a intercambiar a André por Arnold. Esta sugerencia fue rechazada por Clinton; tras un tribunal militar, André fue ahorcado en Tappan, Nueva York, el 2 de octubre. Washington también infiltró hombres en Nueva York en un intento de secuestrar a Arnold; este plan, que estuvo a punto de tener éxito, fracasó cuando Arnold cambió de residencia antes de zarpar hacia Virginia en diciembre.
Arnold intentó justificar sus acciones en una carta abierta titulada A los habitantes de América, publicada en los periódicos en octubre de 1780. En la carta dirigida a Washington, en la que solicitaba un paso seguro para Peggy, escribió que "el amor a mi país impulsa mi conducta actual, por más que pueda parecer incoherente para el mundo, que muy rara vez juzga correctamente las acciones de un hombre."