Anh bị bắt giam từ ngày 8 tháng 1 năm 2002 và bị kết án 12 năm tù. Sau 4 năm 16 ngày tù tội, do ý chí ngoan cường của bản thân, nhờ sự đấu tranh mạnh mẽ của chính phủ các nước, đứng đầu là Hoa Kỳ và của đồng bào trong và ngoài nước, ngày 24 tháng 1 năm 2006 anh đã được trả tự do.
Ngay sau khi bị bắt, anh bị tống giam tại trại B14. Tại đây, anh đã tuyệt thực 11 ngày để phản đối việc bắt giữ phi pháp. Sau phiên xử, anh bị đưa đi nhà tù Ba Sao ở Nam Hà. Tại đây do bị quy tội không những "ngoan cố" không thừa nhận bản án mà còn tổ chức cho bà con tù nhân Tây Nguyên đấu tranh chống căng tin trại giam bán thực phẩm và hàng hóa giá cắt cổ để bóc lột bà con ngay trong nhà tù, anh bị cùm chân một tuần gây lở loét cổ chân trong phòng kín duới cái nóng 39 - 40 độ (từ ngày 11/7/2003 đến 18/7/ 2003). Tiếp sau một tuần cùm kẹp là ba tháng biệt giam trong một xà lim 2,2 m x 2,6 m và phải ăn cơm nhạt.
Trước khi bị bắt, tóc anh đen nhánh và mềm như tơ. Sau hơn 4 năm tù tội tóc đã bạc trắng. Ngồi bên tiến sỹ Nguyễn Thanh Giang - một ông già đã 70 tuổi - người ta không thể phân biệt được tóc ai bạc hơn.
Cách đây ít lâu, đại sứ Hoa Kỳ Marine đã mời thân phụ anh Nguyễn Khắc Toàn tới nhà riêng thăm hỏi, sau khi hứa sẽ tích cực can thiệp dể Nguyễn Khắc Toàn sớm được trả tự do, đại sứ Marine cho biết sẵn sàng tiếp nhận Nguyễn Khắc Toàn sang định cư tại Hoa Kỳ. Tuy nhiên, Nguyễn Khắc Toàn đã trả lời với mọi người rằng anh không muốn rời xa đội ngũ đấu tranh đòi dân chủ hoá ở trong nước, nhưng cần được sang Hoa Kỳ một thời gian để chữa bệnh. Hiện nay anh mắc 4 bệnh:
1- Đau dây thần kinh 2 chi dưới do chấn thương cột sống, đi lại khó khăn.
2- Huyết áp cao. Đã 2 lần phải cấp cứu trong thời gian ở tù.
3- Đau tức ngực, nhiều khi rất khó thở.
4- Viêm xoang nặng.
Hiên nay, anh vẫn tiếp tục bị quản chế 3 năm. Trước khi được trả tự do, anh đã bị buộc phải viết giấy cam kết với 3 nội dung như sau:
1- Không tái quan hệ với những người liên can trong vụ án: Hoàng Minh Chính, Nguyễn Thanh Giang, Phạm Quế Dương, Lê Hồng Hà, Trần Đại Sơn Lê Chí Quang... và sau này: Nguyễn Vũ Bình, Phạm Hồng Sơn.
2- Chấp hành tốt lệnh quản chế của Nhà nước. Mỗi tháng đến công an phường làm kiểm điểm một lần.
3- Tố cáo kịp thời những việc làm sai trái vi phạm đến an ninh quốc gia của nhóm dân chủ trong nước, đặc biệt là Hoàng Minh Chính, Nguyễn Thanh Giang, Lê Hồng Hà với cơ quan an ninh và công an để kịp thời ngăn chặn.
Tuy nhiên, về đến nhà chiều hôm trước thì ngay chiều hôm sau (25/½006) Nguyễn Khắc Toàn đã dự một tiệc mừng tại nhà tiến sỹ Nguyễn Thanh Giang.
Anh có gầy đi đôi phần nhưng nét mặt rắn rỏi hơn, giọng nói vẫn oang oang đầy khí thế.
(Phóng viên Hà Nội)