条约签署后，日方派出东京地检特搜部资料课课长田山太市郎及资深检察事务官水野光昭前往美国调阅相关证据资料。4月10日，二人带着相关证据材料返回日本。5月15日，日本特使斋藤正南访美并会见了基辛格，从而带动了外务省、法务省等机构纷纷派工作人员前往美国详细调查取证。5月24日，日本国会根据所掌握的证据，开始追究之前曾在国会信誓旦旦表示从未从洛克希德公司接收和转送贿赂款的若狭得治等人构成"议院证言法违反罪"。洛克希德案出现重大转机。

最先"松口"的是在洛克希德案中起关键作用的执行公司前常务董事大久保利春，他是虔诚的基督徒，其祖父是明治维新三杰之一的大久保利通。被警方逮捕后不久，大久保利春就交代了自己所知道的一切。警方根据他的交代逮捕了丸红综合商社的社长桧山广和丸红公司原常务董事伊藤宏等人。这些人的证词引导检方逐渐将调查目标锁定为田中角荣。7月27日，在严格保密的情况下，东京地方检察厅突出重拳，以涉嫌违反外汇管理法为由逮捕了田中角荣，并指控他涉嫌于1973年8月到1974年2月任日本首相期间，通过丸红公司的桧山广等中间人，四次接受洛克希德公司共5亿日元现金。田中角荣一生中第二次走进了拘留所。据说，进了拘留所后，因为事先完全没有准备，田中只好申请特许，在规定时间（下午14时）之后才将自己的换洗衣物和洗漱用品送进来。一个耐人寻味的细节是，按照自民党党内惯例，如此大的动作，事先已经得到报告的三木武夫应该要和田中角荣"通气"，或者通过党内其他重要人物向田中角荣预先打招呼。然而，他却选择了沉默，是不是有成心要让田中角荣出丑的意思在其中呢？三木武夫对待洛克希德案的态度常常被一些日本学者批评有过度"积极"，甚至涉嫌越权。这是因为三木武夫将此案作为摆脱信任危机、延续自身政治生命的重大机遇，采取了很多异乎寻常的措施，明里暗里地要求检方朝着"逮捕"田中角荣的方向去努力。例如，他曾于1976年3月在首相官邸召见法务省刑事局局长安原美穂和参与洛克希德案调查的东京地检特搜部检事堀田力，详细了解案情紧张，并直截了当地问"何事能够起诉（田中角荣）？当时，日本检方尚未获得足够证据表明田中涉嫌受贿，身为首相的三木武夫越过法务大臣，直接暗示经办检察官要"起诉"田中角荣，这就涉嫌超越宪法规定的首相权限，直接干预个案调查了。更夸张的是，6月份当堀田力在美国开展调查工作期间，三木武夫还曾直接打了一个国际越洋电话给他，询问案件调查进度。造船业集体行贿案中，法务大臣犬养健悍然动用指挥权叫停调查固然不对，但毕竟法律上算有凭据（检察官法规定了法务大臣可以通过总检察长指挥相关调查）。而三木武夫越过法务大臣，直接"指挥"一线办案人员，影响其具体办案方向，其作为虽然客观上推动了洛克希德案的水落石出，但因为有超越法律权限之嫌，也就难免遭人诟病了，洛克希德案至今有人不服，为田中叫屈，这也是一个重要原因。反腐败必须依法进行，才能经得起历史和事实的检验，让世人信服，这是颠扑不破的真理。