次年 11月彭明敏出獄，師朋親友避他唯恐不及。李政一說；「我是少數幾個敢暗中與他來往的人之一。另一位則是有 “典型政治犯性格” 的張明彰。」
也因如此，李政一被警總、憲兵大隊、警察局聯合組織成立的專案小組盯上。本來計畫到日本留學，但是申請護照受阻，以致未能成行，也成為他的遺憾。
1970 年10月 12日 台南美國新聞處發生首次TNT火藥爆炸案，當時出動許多工作人員到台南神學院、CAT民航局和成大等調查，但是卻找不到作案的兇手。
1971年2月6日台北美國銀行又被爆炸。案發後，謝聰敏與魏廷朝被捕，接著是李政一被捕， 其他則是台南縣仁德鄉小學老師郭榮文、台南空軍神龍小組吳忠信、台北陸軍少尉詹重雄、高雄國畫家劉辰旦等五人被捕。
對此事件，李政一心裡很清楚是被誰出賣的，他認為自己被疑是爆炸案兇手，純是補風捉影，因此堅決不承認有犯案。但情報單位卻說，「我們有爆炸手冊的證據確鑿。」
李政一回憶說，「當彭敏明逃離台灣之前，曾將我的電話號碼留給謝聰敏。謝聰敏經常找我，我也把他當朋友看待，所以經帶謝到高雄與我幾個經常聚會的南部朋友見面。後來，謝給我一本爆炸裝置手冊，因為一直把他當好友看待，所以也不疑他；但沒想到最後，因該手冊，我變成爆炸案的兇手。」
最後，警備總部以「台北美國銀行與台南美國新聞處兩件爆炸案的暴徒」為由，兩個起訴 (台獨案15年、爆炸案 15年)，將李政一逮捕入獄。雖然有怨也不服氣，但是他卻是無怕無懼，已經麻痺的他，早已把生死看得很開。
當年被判刑的人物中，有人哭，但只有李政一是「笑」。
提及坐牢逼供的已往，李政一說，軍法處為了逼他承認，刑求是灌高級汽油。灌水、灌汽油及背帶「干將莫邪寶劍」，經過整整一年的刑求逼供、痛苦煎熬，經歷承認、又翻供及與殷海光有來往等等，他最後還是被判15年。
蔣中正過世後，1976年有很多重大刑案重審，經過反覆數重審，李政一改判9年，後來又減刑1/3 , 因此改判6年；1977年出獄。
30歲入獄、37歲出獄的李政一，原本對未來前途事業有無限憧憬，卻因恐怖悲慘的牢獄，一切盡付東洋。也因在牢裡所受的苦刑，身體出現許多後遺症。諸如罐汽油影響到肺與胃。另一「負寶劍」的刑罰；右手高舉再朝背後彎，左手由下彎朝上屈曲，再用手銬把兩手扣在一起，造成他的兩臂痠痛、雙手發抖至今；尚未邁入人生的七十歲時，他就已經有點駝背。。
1980年，李政一由台灣逃亡德國、進入當地的美國大使館尋求政治庇護獲准，1982年自德國來美。
