El 22 de julio de 1991 fue arrestado en su casa por dos policías. Fue enjuiciado el 22 de febrero de 1992, el jurado no aceptó la supuesta demencia de Dahmer y lo condenó a 37 años en prisión. Los psiquiatras que lo atendieron le dijeron que estaba enfermo, por lo que se declaró culpable con atenuante de enajenación mental, para ser condenado a una cárcel especial para enfermos mentales, pero el atenuante fue finalmente rechazado. En principio se había declarado inocente, pero cambió su declaración por la gran cantidad de pruebas encontradas en su contra.
Fue enviado al Columbia Correctional Institute en Portage, donde para su seguridad no tenía contacto con los presos comunes. Pero pidió a las autoridades tener más contacto con los otros presos, por lo que comenzó a comer con ellos y a realizar algunas tareas de limpieza. El 28 de noviembre de 1994 realiza tareas de limpieza con Christopher Scarver, un esquizofrénico de raza negra, y Jesse Anderson, que había asesinado a su esposa y culpado a un hombre negro. Dahmer era acusado de tener motivos raciales en sus homicidios, algo que él desmentía. La combinación de presos era muy peligrosa, los guardias encontraron a Dahmer muerto y a Anderson mortalmente herido.
