Сенцова було засуджено у РФ до 20 років позбавлення волі 25 серпня 2015 року. Російський суд визнав його винним у створенні у Криму терористичної спільноти і керівництві нею, спробі придбання вибухових пристроїв і незаконному зберіганні вогнепальної зброї та боєприпасів, двох терористичних актах та підготовці ще одного теракту. Сенцов своєї провини не визнав.
14 травня 2018 року режисер оголосив безстрокове голодування в колонії міста Лабитнангі Тюменської області. Він висунув вимогу звільнити 64 українських політв'язнів, але себе до списку не заніс.
21 червня адвокат політв'язня Дмитро Дінзе повідомив, що в Сенцова проблеми із серцем і нирками. Він схуд на 13 кілограмів, але відмовляється припиняти голодування. До режисера не допустили українського омбудсмена Людмилу Денісову.
30 червня Дінзе розповів, що Сенцов "намагається особливо не ходити і не вставати з ліжка в медсанчастині, тому що для нього це доволі енергозатратно". Адвокат запевнив, що українця не годують примусово.
5 липня після зустрічі з політв'язнем його сестра Наталія Каплан розповіла, що Сенцов утратив 15 кілограмів ваги.
"Зараз йому ставлять крапельниці. Без них він би вже не вижив. Сказав, що піде до кінця і вірить у перемогу", – зазначила вона.