Сенцова арестовали в оккупированном Симферополе 10 мая 2014 года. Он был приговорен в РФ к 20 годам лишения свободы 25 августа 2015 года. Российский суд признал его виновным в создании в Крыму террористического сообщества и руководстве им, покушении на приобретение взрывных устройств и незаконном хранении огнестрельного оружия и боеприпасов, двух террористических актах и подготовке еще одного теракта. Сенцов своей вины не признал.
7 сентября 2019 года Сенцов вернулся в Украину в рамках украинско-российского обмена удерживаемыми лицами в формате "35 на 35".
Украинские власти организовали для него временное жилье в Киеве. Уполномоченная Верховной Рады по правам человека Людмила Денисова заявила, что возвращаться в Крым Сенцову нельзя.