Вечером 16 января 1938 года Илью Емельяновича арестовали. В дверь дома на улице Новикова постучали. Вошли двое: оперуполномоченный Дутов и сотрудник Астраханского окружного НКВД Кудеев, предъявили ордер на арест и обыск. Илья Емельянович был растерян и лишь повторял жене: «Ты, Ниночка, не беспокойся, это просто недоразумение, я ни в чем не виноват…»
В протоколе обыска говорится, что во время ареста присутствовал также гражданин Шемякин Роман Федорович, который, согласно рассказу Бориса Витальевича, в дом не заходил. Во время обыска в качестве возможных вещественных доказательств были изъяты: партбилет, паспорт, военный билет, револьвер системы Браунинг, бинокль.
Борис Витальевич вспоминал слова бабушки о том страшном моменте в ее жизни: «Когда мужа вывели из дома, один из близнецов — Борис — вырвался из рук бабушки и раздетый выбежал вперед за отцом. Бежал до ворот, плача, уговаривая отпустить папу…»
В этот день арестовали еще 24 человека. Илью Емельяновича и еще 11 человек обвиняли в участии в «правотроцкистской организации», якобы намеревавшейся провести террористические и диверсионно-вредительские операции.
Илью Емельяновича поместили под стражу в тюрьму НКВД. В камере № 22 он находился во время первых допросов с 16 января 1938 года по 11 июля 1938 года.
К моменту первого допроса, 16 января 1938 года, Илью Емельяновича лишили паспорта. При этом с должности директора Тумакского рыбозавода он был снят уже к моменту ареста.
На первом допросе Илья Емельянович не признавал своей вины, отрицал свое участие в правотроцкистской организации. Также на вопрос оперуполномоченного Дутова о близких людях на работе в Госрыбтресте бывший директор завода ответил, что близких лиц на работе не имел. Также Илья Емельянович поясняет, что он работал под руководством «ныне разоблаченных врагов народа Анориянова, Угланова и Фисенко, но в близких отношениях с ними не был за исключением моих разговоров с последними по делам службы». Скорее всего, такими ответами Илья Емельянович старался обезопасить других ни в чем не виновных людей.
С февраля по июль 1938 года Илья Емельянович Бреус находился в Сталинграде, в тюрьме № 1 УНКВД Сталинградской области, в камере № 22.
Второй допрос состоялся 5 февраля 1938 года. Именно на нем Илья Емельянович признает себя виновным в участии в антисоветской организации: «Признаю, что с 1936 г. и до дня ареста я состоял в право-троцкистской организации в рыбной промышленности, проводил я такую борьбу против ВКП/б/ и советского правительства». В признательных показаниях, словно под чью-то диктовку, он рассказывает о том, как вступил в антисоветскую организацию в Ленинграде, стал троцкистом и с кем «имел неоднократно беседы троцкистского характера и знал об их практической троцкистской деятельности». На допросе Бреус называет и причину переезда из Ленинграда, явно не соответствующую действительности (вместо назначения на новую должность государством — спастись от ареста как троцкист). Также называются требуемые имена и фамилии (Угланов, Емельянов, Соболев, Лисенко) и имена других арестованных (Кисель Адольф Устинович, Белицкий Андрей Феофанович, Цыганов Андрей Александрович, Шкадин Владимир Алексеевич). Основными вредительскими целями Илья Емельянович называет: «уничтожать рыбные запасы, путем облова запретных зон, разрушения кормовых баз, использования незаконных орудий лова. Выловленную рыбу гноить, превращать в утиль, во вторые и третьи сорта».
Я считаю, что подобные заявления директора рыбозавода, столько работавшего на восстановление нормальной работы, беспокоившегося о качестве рыбы, условиях работы и жизни рыбников, а также пытавшегося наладить совместную работу всех элементов предприятия (доставшихся ему в совершенной разрухе и с отсутствием необходимых знаний) были продиктованы желанием властей скрыть собственные промахи. Тем более абсурдно звучит и признание Бреуса о намерении вместе с другим арестованным, Лисенко, спланировать и совершить террористический акт против наркома А. И. Микояна при помощи крытой автомашины в Астраханском парке. Трудно усомниться, что эти нелепые показания были либо сфальсифицированы, либо, скорее всего, получены под пытками.
18 февраля 1938 года состоялся последний допрос, на котором Илья Емельянович подтвердил свои слова, сказав, что ничего добавить он не может. Согласно постановлению, «преступления» Ильи Емельяновича подтвердили Шкадин, Очередко, Цыганов. В соответствии с показаниями самого Бреуса и других арестованных, его осудили по статьям 19-58-8, 58-9, 58–11 УК РСФСР за: