В изоляции Носенко находился до декабря 1968 года. С 4 апреля 1964 года по 13 августа 1965 года — на конспиративной квартире близ Вашингтона, с 14 августа 1965 года по 27 октября 1967 года — в тюремной камере на «ферме», и с 28 октября 1967 по декабрь 1968 года на трех, периодически сменявшихся конспиративных квартирах в пригороде Вашингтона. Особенно тяжелыми были условия заключения на «ферме» — в учебном центре ЦРУ. Носенко доставили туда в наручниках и с завязанными глазами и поместили в бетонную камеру с решетками на дверях. В камере была только узкая железная кровать с матрацем, а постельного белья не было. Днем и ночью за ним осуществлялось наблюдение. Чтобы чем-то занять себя, Носенко тайно смастерил шахматы из ниток, но охранники их конфисковали. Спустя год с лишним ему разрешили тридцатиминутные прогулки на свежем воздухе в огороженном бетонным забором дворике и занятия физическими упражнениями. Носенко был убежден, что во время заключения ему давали какие-то препараты, включая галлюциногены. Позднее ЦРУ отвергло эти утверждения, заявив, что ему назначались только необходимые лекарства: торизин (применяемый при маниакальной депрессии и душевных расстройствах), доннатал (средство, устраняющее спазмы желудка при расстройстве), тетрациклин (антибиотик общего назначения) и тому подобное. Все это время проводились интенсивные допросы, часто с применением детектора лжи. Но все они, кроме незначительных деталей, ничего не добавляли к тому, что он уже сказал ранее.
В связи с этим назревала необходимость принятия каких-то решений, и в 1967 году новый директор ЦРУ Р. Хелмс поручил сотруднику управления безопасности Брюсу Соли вернуться к рассмотрению вопроса о причинах ухода Носенко на Запад. Предвидя возможность скандала, Бегли направил Энглтону письмо, в котором изложил возможные пути решения проблемы Носенко. Под 5-м пунктом в перечне возможных акций значилась ликвидация, под 6-м — сделать его неспособным связно излагать свои мысли (специальные психохимикаты и т. д.), под 7-м — помещение в дом для душевнобольных, не ввергая его самого в беспамятство.
В октябре 1968 года Брюс Соли представил Хелмсу доклад, в котором оправдывал Носенко. Доклад Соли был немедленно подвергнут острейшей критике со стороны сотрудников Энглтона, но заместитель директора ЦРУ Руфус Тейлор согласился с выводами Соли. «Я убежден теперь, что нет никаких оснований считать Носенко не тем человеком, за которого он себя выдает; что он преднамеренно скрывает от нас какую-то информацию; что нет противоречий между тем, что сообщил нам Носенко, и тем, что мы узнавали от других перебежчиков или информаторов…»