התקשורת בהודו האשימה את פאי בקשרים עם ה-ISI עוד בשנות ה-90. לטענתם זאת הייתה גם הסיבה לשלילת אזרחותו ההודית. הדיווחים הסתמכו על מקורות מודיעיניים בדלהי, אך בארה"ב לא לקחו אותם ברצינות. החשדות הרציניים נגדו התחילה בעיתוי ובנסיבות מפתיעים. בשנים 2005-2001 חקר האגף למלחמה בטרור בבולשת הפדרלית חשדות לניסיונות של 'אל-קאעידה' לרכוש פצצת אטום מלוכלכת. אחד הנחקרים שהסתבך רצה להציל את עורו והחל "לזמר". כך נודע ל-FBI שאחד המעורבים בפרשה הוא זאהיר אחמד, חברו הטוב של פאי. התקבל מידע כי אחמד ליווה מדען גרעין פקיסטני בפגישתו עם בן-לאדן בעניין. בנוסף, החקירה חשפה את קשריו של אחמד עם ה-ISI. בבדיקה מעמיקה של קשרים אלו עלה גם שמו של פאי.
עוד גילויים מפתיעים החלו לצוץ בשנים 2007-2005, כשגם פזרנותו של פאי התחילה למשוך תשומת לב. ב-FBI הצליחו בינתיים לאתר רק מספר תורמים קבועים שהעידו כי תרומתם למועצה למען קשמיר הסתכמה בסכומים צנועים יחסית. החקירה הסמויה גילתה שהתרומות הגדולות מגיעות מתורמי קש. לחלקם אף נרשמו אישורי הוצאה מוכרת במס הכנסה. בהמשך התברר שהוצאותיהם כוסו על-ידי חברו של פאי, אחמד, שהיה בסך-הכל צינור להעברת הכספים מ-ISI.
החקירה של ה-FBI העלתה ממצא מחשיד נוסף - פערים משמעותיים בין ההוצאות המדווחות לבין ההוצאות בפועל שהיו גדולות ב-50% ויותר. חלק מההוצאות האמיתיות היו רשומות בניירת אישית של פאי. אין ספק שמדובר בעבירת מס שיכולה לנבוע מסיבות פליליות רגילות כמו הפניית כספים לצרכים פרטיים, אך חוקרי הבולשת חשדו שיש פה עבירות חמורות יותר, כגון העברת כספים לא מדווחת לגורמים נוספים או שמלכתחילה נעשה שימוש בכסף זר שקבלתו לא דווחה.
בשנת 2007 הגיעו חוקרי הבולשת הפדרלית למשרדו של פאי במועצה שבניהולו ושאלו אותו על יחסיו עם ה-ISI. פאי הכחיש את קיומם של קשרים אלו מכל וכל. בשנת 2010 שלח לו משרד המשפטים האמריקני מכתב המזהיר שעליו להירשם כסוכן זר במקרה שפעילותו ממומנת על-ידי ה-ISI. תגובתו שוב הסתכמה בהכחשה גורפת. כך היה גם כעבור כשנה בעת תשאול שעבר פאי במשרדי הבולשת.
ביולי שנה שעברה במסגרת פעילות שגרתית של משטרת ניו-יורק נעצר פאי בעת נסיעה ברכבו בניו-יורק. פאי לא הרגיש נבוך כשהשוטרים מצאו ברכב מזוודה ובה 35,000 דולר, הוא טען שמדובר בתרומה. שם התורם היה מוכר לרשויות מרשימת תורמי הקש. התורם נשאל לפשר התרומה ובעדותו התגלו סתירות ואי-דיוקים רבים.
על-אף הלחץ הגובר מצד הרשויות, פאי הפגין ביטחון עצמי רב ואף נסע לחו"ל, כולל לפקיסטן. פעילים שהכירו אותו סיפרו מאוחר יותר שעל-פי התרשמותם פאי האמין שהיחסים בין שירותי המודיעין של ארה"ב ופקיסטן איתנים והעובדה הזאת מגנה עליו. פאי טעה, וביולי האחרון הוא נעצר על-ידי ה-FBI והואשם באי-דיווח על היותו סוכן זר.
במהלך החקירה הגלויה הודה פאי במיוחס לו, גילה פרטים רבים ואף חשף מסמכים השופכים אור על קשריו עם ISI. לאחר מספר ימים של חקירה מאומצת שוחרר למעצר בית בו הוא נתון עד היום בהמתנה למשפט.
צו מעצר הוצא גם נגד סגנו אחמד. האיש שהה מחוץ לארה"ב בעת שהוצא צו המעצר וכמובן לא שב אליה. לאחרונה דיווחה התקשורת הפקיסטנית שהוא נפטר משבץ מוחי.