«Диалектика мифа» была разрешена цензурой, возможно потому, что политредактором Главлита был поэт-баснописец Басов-Верхоянцев, который дал заключение на эту опасную книгу. Как видно, поэт взял верх над цензором. Запрещенная книга вышла, и ее продавали (книгопродавцы действовали в своих интересах очень оперативно). Но большая часть тиража книги (и без того малого — 500 экземпляров) была уничтожена. С трибуны XVI партийного съезда большевиков Лосева развенчал Л. Каганович.
В ночь на Страстную пятницу 18 апреля 1930 года Лосева арестовали и приговорили к 10 годам лагерей (его супругу к 5 годам), обвинив в антисоветской деятельности и в участии в церковно-монархической организации. Уже на находившегося в лагере на строительстве Беломорско-Балтийского канала Лосева в статье «О борьбе с природой» обрушился М. Горький.
«Профессор этот явно безумен, очевидно малограмотен, и если дикие слова его кто-нибудь почувствует как удар — это удар не только сумасшедшего, но и слепого» Горький ссылается на работу Лосева, оставшуюся в рукописи и бесследно исчезнувшую в органах советской тайной полиции, — «Дополнения к «Диалектике мифа».
С удивительной стойкостью переносили Лосевы свое лагерное бытие, о чем свидетельствует переписка супругов. Поддерживала их силу духа глубокая вера и тайно принятый ими (под именами Андроника и Афанасий) монашеский постриг (в 1929 году, 3 июня), совершенный известным афонским старцем, архимандритом о. Давидом.
Однако сфабрикованное дело потерпело в конечном счете крах. Лосевых освободили в 1933 году в связи с завершением строительства канала. Правда, Алексей Федорович вышел из лагеря, почти потеряв зрение, но зато с разрешением (сказалась помощь Е. П. Пешковой, жены Горького, главы Политического Красного Креста) вернуться с восстановлением гражданских прав в Москву.
В ЦК ВКП(б) бдительно следили за философом. Ему наложили запрет на работу по его прямой специальности, разрешив заниматься античной эстетикой и мифологией. Все 1930-е годы Лосев переводил античных авторов: Платона, Аристотеля, Плотина, Прокла, Секста Эмпирика, мифографов и комментаторов философии, Николая Кузанского, а также знаменитый ареопагитский корпус.
Штатного места в высших учебных заведениях для бывшего арестанта не было, и он вынужден был выезжать из Москвы раза два в год для чтения курсов античной литературы в провинцию. Наука о числах, математика, «любимейшая из наук», связана для Лосева с астрономией и музыкой. Он разрабатывал ряд математических проблем, теорию множества, теорию функций комплексного переменного, занимался пространствами разного типа, общаясь с великими математиками Ф. Д. Егоровым и Н. Н. Лузиным.
Сохранился большой труд Лосева «Диалектические основы математики» с предисловием В. М. Лосевой (в 1936 году были наивные надежды на публикацию). Для него и его супруги существовала общая наука, которая есть и астрономия, и философия, и математика. Вместе с тем «математика и музыкальная стихия» для него также едины, ибо музыка основана на соотношении числа и времени, не существует без них, есть выражение чистого времени.