در ١٣٤٤ ه. ش. در يك عمليات تعقيب و گريز در تپّه‌هاى اطراف تهران عده‌اى از اعضاى اين حزب دستگير شدند. هرچند كه دستگيرى اعضاى حزب ملل اسلامى بسرعت در سطح جامعه منتشر شد، ولى رژيم تا سه ماه هيچ خبرى در اين زمينه منتشر نكرد. علت اصلى سكوت رژيم اين بود كه در صورت اعلام اين چنين اخبارى، واهى بودن ادعاى رژيم مبنى بر رضايت كامل مردم از انقلاب سفيد شاه و ملت و جزيره ثبات بودن ايران را اثبات مى‌كرد.
رژيم در اعلاميه خود سعى بر اين داشت كه اين حزب را بسيار پيچيده و در نتيجه كشف آن را توسط ساواك امرى بسيار مهم تلقى كند، به صورتى كه به مردم تفهيم شود هرآنچه كه اتّفاق مى‌افتد از ديد رژيم مخفى نمى‌ماند. در صورتى كه اعضاى اين حزب به دليل كم سن و سال بودن و اقامت قبلى بعضى از آنها در عراق از تجربه كمى در اين زمينه برخودار بودند. به همين سبب قبل از آنكه اقدام چشمگيرى انجام دهند، همگى دستگير شدند. تنها كسى كه موفق به فرار شد، شخصى به نام موسوى عربشاهى بود كه عضويت كميته مركزى حزب توده را نيز داشت. وى كه توانسته بود به طرز مرموزى به عضويت اين حزب درآيد، موفق شد از ايران خارج شود. بعضى امكان لو رفتن اين حزب را توسط همين شخص به سبب رابطه‌اى كه با ساواكى معروف عباس شهريارى داشت، مطرح كرده‌اند. «١» به هر حال كليه اعضاى اين حزب در بيدادگاه رژيم محاكمه و به زندان از سه سال تا ابد با اعمال شاقّه محكوم شدند. محمد كاظم بجنوردى كه در ابتدا به اعدام محكوم شده بود، با اعتراض علما و ايرانيان خارج از كشور با يك درجه تخفيف به زندان ابد با اعمال شاقّه محكوم شد. بعضى از اعضاى مهمّ حزب ملل اسلامى عبارت بودند از: حسن حامد عزيزى، محمد سيد محمود قمى، على نورصادقى، ابوالقاسم سرحدى زاده، محمد سرحدى زاده و محمد جواد حجتى كرمانى. رژيم با سركوب كردن اين گروه نيز نتوانست مبارزات مردم مسلمان ايران را از حركت باز دارد.