Переверзина арестовали в декабре 2004 года. Его, как и генерального директора ООО "Ратибор" Владимира Малаховского и генерального директор ООО "Фаргойл" Антонио Вальдес-Гарсиа, Генпрокуратура РФ обвинила в хищении имущества в особо крупном размере и в легализации доходов, полученных преступным путем.
В марте 2007 года Басманный суд Москвы приговорил Переверзина к 11 годам в колонии строго режима. В 2010 году из-за изменений, внесенный в УК РФ, срок бывшего сотрудника "ЮКОСа" сократили до восьми с половиной лет. Летом 2011 года его срок сократили еще на два месяца, а в январе 2012 года - на год и два месяца. Таким образом, 15 февраля 2012 года он смог выйти на свободу.
В 2010 году Переверзин, которого называли ключевым свидетелем защиты в деле Михаила Ходорковского и Платона Лебедева, жаловался на давление со стороны следствия. По его словам, в обмен на показания против главы "ЮКОСа" Переверзину обещали условно-досрочное освобождение. Переверзин не дал таких показаний, а незадолго до заседания суда на него наложили взыскание, которое помешало его УДО.
