Akan tetapi, dia dituduh berbagi teknologi nuklir secara ilegal dengan Iran, Libya, dan Korea Utara. Khan kemudian ditempatkan di bawah tahanan rumah di Islamabad pada 2004 setelah mengaku menjalankan jaringan proliferasi ke tiga negara tersebut.
Pada 2006 Khan terkena kanker prostat, namun segera pulih setelah menjalankan operasi.
Pengadilan mengakhiri tahanan rumahnya pada Februari 2009. Akan tetapi, pergerakannya terus dijaga ketat. Dia selalu didampingi oleh aparat berwenang setiap kali meninggalkan rumahnya yang terletak di kawasan kelas atas Islamabad.