然而，自此之后，玛塔·哈丽也引起了德军怀疑，德国情报部门开始重新审视这个曾经引以为傲的雇佣间谍。1916年，玛塔·哈丽根据拉杜上尉的建议，以巡回演出的名义来到了西班牙，在这里，她碰到了生命记忆里的最后一个男人——未来的德国谍报大王卡纳里斯。卡纳里斯当时刚从海军调入情报部门，奉命在中立国西班牙组建谍报网。就在玛塔·哈丽一相情愿地爱上这个其貌不扬的小个子男人时，德军授意卡纳里斯派人潜入巴黎，卡纳里斯手头根本无人可用，虽然他也知道英法两国一直在密切关注自己的情人，可是除了再将玛塔·哈丽引入虎口，他别无选择。

就这样，满腔痴情的玛塔·哈丽于1917年1月再次潜回巴黎，住进了爱丽舍饭店。就在这期间，法国情报部门截获了两份电报，一份是柏林与马德里之间的密码电报：“通知H21速回巴黎待命，克雷默将付给其1.5万法郎的支票。”另一份是马德里与巴黎之间的密码电报：“领取你在比利时从事谍报活动的报酬，该款由巴黎中立国银行支付。”法国二局综合各条线索，认定电文中的“H21”即是玛塔·哈丽，于是，1917年1月13日，风云一时的谍海女皇被捕入狱。

玛塔·哈丽也许至死都不知道，那两封电报被破译并不是因为法国二局的破译能力高强，而是出于德国情报机构的有意安排，他们故意使用已被破译的密码发报，就是想将她送入牢狱，借法国之手来处置她。不幸的姑娘掉入了可怕的陷阱，虽然她也曾为协约国提供了许多极有价值的战争情报，但法庭上那个对娇媚女子百般忌恨的法官最终还是宣判了她的死刑！

枪声过后，尘埃落定。谍海女皇香消命殒，其亦正亦邪的间谍生涯又有谁能评说呢？有人把她当做狐狸精、女魔头，有人把她当做英雄、爱国者，真正接纳她的还是幼年生长的那片土地。1966年，荷兰政府为她平反昭雪，并建起一座纪念馆，让玛塔·哈丽这个名字在一个世纪之后仍然让人怀想。