Через некоторое время Томсон убедился, что арестованная действительно не является Кларой Бендикс. Теперь он хочет выяснить, зачем ей необходимо попасть в Голландию. Мата Хари приводит шефа Скотленд-Ярда в изумление, заявив, что она находится в пути по секретному поручению французских спецслужб. Таким образом Томсон узнаёт, что его коллега в Париже, несмотря на сделанное ему конфиденциальное предупреждение, завербовал женщину, которая в картотеке разведки числится как немецкая шпионка.
Ладу, узнав от Томсона, что танцовщица рассказала ему про свою миссию, был крайне раздосадован и телеграфировал в Лондон: «Отправьте Мата Хари обратно Испанию». Говорят, будто Ладу дополнительно сообщил Скотленд-Ярду, что, по его данным, Мата Хари ехала в Голландию по заданию немцев.
Само собой разумеется, что Мата Хари ничего про эти телеграммы не знает, но по совету Томсона едет обратно в Испанию. Здесь 11 декабря 1916 года она отмечается в нидерландском консульстве, а затем возобновляет свой контакт с майором Калле и сообщает ему о своих приключениях в Англии. Хотя у неё вновь возникли финансовые затруднения, майор Калле на этот раз не хочет помогать ей за свой счёт. Он радирует Крамеру в Амстердам и просит перевести деньги для H-21 в Париж.
Вот что говорит по этому поводу уже знакомый нам майор фон Репель: «Когда Крамер прочитал эту телеграмму, он пришёл в отчаяние и сказал, что всё это плохо кончится».
Тем временем Мата Хари получила от майора Калле специальное поручение. Он хотел, чтобы время, которое ей ещё предстоит провести в Мадриде, она посвятила старшим французским офицерам, находящимся в испанской столице. На следующий день Мата Хари встречает в «Палас-отеле» полковника Данвиня из французского посольства. Он состоит в должности военного атташе и «по совместительству» руководит отделом шпионажа в Мадриде. Она чистосердечно рассказывает ему о своих приключениях в Фалмуте, о своём визите к майору Калле и сообщает, что всё ещё ждёт указаний из Парижа от капитана Ладу. В ответ полковник требует от неё как можно скорее раздобыть информацию о немецких субмаринах у берегов Марокко. Полковник Данвинь должен по служебным делам уехать в Париж, и в день его отъезда майор Калле посылает двойной шпионке в отель записку.
Мата Хари: «В записке он спрашивает, не соглашусь ли я в три часа пополудни выпить с ним чаю. Он был более холоден, чем обычно, словно бы узнал о моих встречах с полковником».
От Калле она узнаёт, что французы отправили из Мадрида радиограмму о германских субмаринах у марокканских берегов. «Нам известен их код», — добавил Калле. Эта информация и другие сведения от майора Калле, которые Мата Хари передаёт французской секретной службе, не соответствуют действительности и рассчитаны только на укрепление её позиций в глазах противника. За всю войну у немцев не было планов проведения каких-либо операций у побережья Марокко.
Тем временем Мата Хари получает письмо от одного из своих испанских друзей, сенатора Хуноя. Он предупреждает её, что некий французский агент посоветовал ему прекратить дружбу с ней. Через три недели, когда в Мадриде ей уже нечего было делать, она готовится к отъезду в Париж. Французская служба радиоперехвата, имеющая в своём распоряжении мощную радиостанцию на Эйфелевой башне, расшифровала радиограммы, которыми обменялись майор Калле и Амстердам: «Агент H-21 прибыл в Мадрид, был завербован французами, но отправлен англичанами обратно Испанию и просит денег и дальнейших указаний». Крамер отвечает: «Дайте ей указание вернуться во Францию и продолжить выполнение задания». От Крамера агент H-21 получает чек на пять тысяч франков.
Мата Хари уезжает из Мадрида 2 января 1917 года. В час прибытия её поезда в Париж полковник Данвинь должен выехать оттуда в Мадрид. На Аустерлицком вокзале она едва успевает обменяться с ним несколькими фразами. Полковник отвечает на её вопросы неохотно и довольно уклончиво. Капитан Ладу и её старый друг Жюль Камбон, генеральный секретарь МИДа, ведут себя крайне осторожно и взвешивают каждое слово.
От своего любовника Вадима Маслова, прибывшего в краткосрочный отпуск в Париж, Мата Хари узнаёт о том, что в русском посольстве в Париже его предостерегали от продолжения каких-либо отношений с «опасной шпионкой» Мата Хари. После отъезда Маслова Мата Хари начинает вести полную развлечений бурную жизнь, как будто хочет забыть все разочарования последних недель…
Утром 13 февраля 1917 года в дверь её номера в «Элизе-Палас-отеле» постучали. Открыв дверь, она увидела шестерых мужчин в форме. Это был шеф полиции Приоле и его подчинённые. Он предъявляет Мата Хари ордер на арест по обвинению в шпионаже. Её помещают в тюрьму Фобур-Сен-Дени в Сен-Лазаре. Она немедленно подаёт прошение руководству тюрьмы: «Я невиновна, и никогда не занималась какой-либо шпионской деятельностью против Франции. Ввиду этого прошу дать необходимые указания, чтобы меня отсюда выпустили».