Понад півроку вона провела у внутрішній в'язниці на Луб'янці, де її методично піддавали систематичним знущанням (обливали окропом, били, не давали спати). Нарешті 15 серпня 1947 року Федорова і ще шість осіб було засуджено за шпигунство на користь іноземних держав до 25 років ув'язнення.
