مدتی بعد از سوی وزارت اطلاعات در تماس با تلفن همراه این عکاس، از او خواسته شده بود که برای تحویل مدارکش که در زمان تفتیش خانه ضبط شده بود به وزارت اطلاعات برود، اما در آن‌جا در تاریخ ششم آذر ۱۳۹۵دستگیر و روانه زندان اوین شد.

او ۲۵ روز در سلول انفرادی بند ۲۰۹ زندان اوین تحت بازجویی ماموران وزارت اطلاعات بود و پس از آن با قرار وثیقه ۳۰۰ میلیون تومانی به صورت موقت آزاد شد.

به گفته «صدرا عبدالهی»، همسر مطلب زاده، آرشیو ۲۵ ساله عکاسی همسرش را وزارت اطلاعات ضبط کرده و در پاسخ به پیگیری او گفته اند که این آرشیو هرگز به او بازگردانده نخواهد شد.

مطلب‌زاده روز ۲۴ مرداد ۱۳۹۶، از سوی شعبه ۲۶ دادگاه انقلاب به اتهام «اجتماع و تبانی علیه امنیت ملی» و «تبلیغ علیه نظام» به سه سال حبس محکوم شد.

این حکم دو سال بعد در مهر ماه ۱۳۹۸ از سوی «شعبه ۳۶ دادگاه انقلاب» تایید شد. با اعمال ماده ۱۳۴ «قانون مجازات اسلامی» ۲ سال از این مدت قابل اجرا بود.

در تاریخ ۲۰ مهر ۱۳۹۹ با  احضار قبلی به واحد اجرای احکام «دادسرای اوین» مراجعه کرد و پس از آن برای تحمل حکمش بازداشت و به «زندان اوین» منتقل شد.

برخی از عکس‌های مطلب زاده مانند عکس‌هایش از اتفاقات کوی دانشگاه (۱۳۷۸) و یا عکس «نسرین ستوده» در حالی که با دستبند همسرش را در مقابل ساختمان «کانون وکلا» در آغوش کشیده بود، مورد توجه بسیار قرار گرفت.

دو روز پس از اجرای حکم خانم مطلب‌زاده، «انجمن دفاع از آزادی مطبوعات» با انتشار بیانیه‌ای خواستار بررسی مجدد پرونده او در قالب «جرم سیاسی» شد.
این انجمن، اتهامات عالیه مطلب‌زاده در این پرونده را «مشخص»، «تکراری» و مشابه صدها اتهامات روزنامه‌نگار و فعال مدنی دیگر عنوان کرده است: «اتهاماتی که در سال‌های اخیر بدون ارایه تعریف دقیق و مشخص، توسط نهادهای خاص به منتقدان وارد شده و آنان را با احکام طولانی حبس مواجه کرده است.»
روز ۲۷ تیر ۱۴۰۰ این روزنامه‌نگار در گفت‌وگویی تلفنی با همسرش، خبر داد که کرونا در بند زنان زندان اوین شیوع یافته و معاون زندان اوین هم در پاسخ به اعتراض زندانیان درباره نبود امکانات بهداشتی و شیوع کرونا گفته: «مردم الان بیرون زندان هم از کرونا می‌میرند و داخل و بیرون زندان فرقی نمی‌کند.»
دو روز پس از این افشاگری و مثبت اعلام شدن تست کرونای عالیه مطلب‌زاده، او به همراه ۲ زندانی زن دیگر به مرخصی درمانی اعزام شدند.