افشین درخواستی برای خلیفه جهت دریافت امان نامه برای بابک ارسال کرده بود. او از طریق جاسوسانش دریافت که بابک و گروهش در دره پوشیده شده از درخت در مرز آذربایجان-ارمنستان مخفی شده است. وقتی امان نامه خلیفه رسید، او ۲ تن از خرمدین‌ها را مسئول حمل امان نامه به همراه نامه پسر بابک - که زندانی افشین بود - به بابک کرد. بابک مدارک را بدون بازکردن آن بازپس فرستاد و بعد از فرستادن پیغامبران با ۴ یا ۵ بادی مرد و یک زن خانواده‌اش به همراه محافظ به ارمنستان گریخت. همگی اطرافیان او جز برادرش عبدالله و محافظش به دست سربازان افشین افتادند. به خاطر گرسنگی بابک محافظ را به روستا فرستاد تا غذا پیدا کند. حکمران آنجا سهل بن سنباط حضور بابک را فهمید و به گرمی از او استقبال کرد. با این حال بابک جانب احتیاط را به عمل آورد و برادرش عبدالله را به سمت عیسی بن یوسف اصطفانوس فرستاد. افشین نامه‌هایی به این ناحیه فرستاد و قول پاداش بزرگ در ازای دستگیری بابک داد و سهل بن سنباط حضور بابک را به افشین اطلاع داد. بعد از اثبات حضور بابک، افشین نیروی بزرگی به سرپرستی ابوسعید محمد بن یوسف برای دستگیری بابک فرستاد. بابک در حالی که به پیشنهاد سهل بن سنباط برای شکار رفته بود دستگیر شد و در غل و زنجیر شد و در ۱۰ شوال ۲۲۲ ه.ق/ ۱۵ سپتامبر ۸۳۷ به کمپ افشین در برزند برده شد. عیسی بن یوسف هم عبداللّه را گرفت و تسلیم افشین کرد. افشین خبر موفقیتش را به معتصم داد که معتصم دستور داد بی درنگ اسیران را به سامرا بیاورند.