2007年11月，薛峰遭到逮捕。被告關押兩年期間，美國駐中國大使館私下營救，均未成功。但按中美雙方協定，美國使館人員每月可以與薛峰見面。薛峰曾要求探訪的美國使館人員將他的案件公開，但遭到其家人反對。據說，去年底奧巴馬總統訪華時，議程中也提到此事。
經過二年多審理，2010年7月5日，美國華裔地質學家薛峰因涉嫌竊取國家機密，被北京市第壹中級法院判刑八年、罰款二十萬元人民幣。
美國駐華大使洪博培和薛峰的姊姊曾到法院旁聽，離開時雖未發表評論，但美國駐華大使館隨後發表聲明，對判決表示不滿，促中國基於人道立場釋放薛峰，把其驅逐出境。
2012年11月他因在獄中的表現優秀，獲得了10個月的減刑。
2015年4月3日，因被控竊取中國國家機密而被判8年徒刑的美籍華裔地質學家薛峰結束刑期，被驅逐出境。周五（4月3日）返回美國。