W czasie służby w wojsku związał się z Wolnością i Niezawisłością i PKB Start. Z tego powodu został aresztowany 28 lipca 1948 roku i oskarżony o szpiegostwo i rozpracowywanie Ministerstwa Bezpieczeństwa Publicznego oraz o wskazywanie sowieckich oficerów w LWP. Po aresztowaniu osadzony w piwnicy budynku na rogu Oczki i Chałubińskiego w Warszawie, następnie przeniesiony do więzienia UB na ulicę Koszykową (tam w celi był osadzony wraz z nim gen. Antoni Heda), a później na Pawilon 10 więzienia mokotowskiego. Tam od sierpnia do grudnia 1948 roku był torturowany, m.in. przez kapitana Jerzego Kędziorę, w celu wymuszenia na nim podpisania fałszywych, obciążających go zeznań.
22 stycznia 1949 odbył się proces kiblowy, któremu przewodniczył sędzia Roman Różański. Głównym zarzutem w procesie było szpiegostwo, za co Wacław Sikorski został skazany na karę śmierci. 28 kwietnia 1949 w wyniku ułaskawienia przez Bolesława Bieruta wyrok zamieniono na dożywocie (w celi śmierci przebywał trzy miesiące i jeden tydzień).