В июле 1943 года последовало специальное постановление ГКО СССР о начале работ над атомным оружием в нашей стране. Одновременно были определены и задачи внешней разведки по данному вопросу. Руководителем советского атомного проекта стал Курчатов. Лично ему без задержки направлялись все полученные разведкой сведения по этой проблеме. Куратором этой работы со стороны органов государственной безопасности был назначен Берия.

Работы в США над созданием атомного оружия проводились в американском секретном атомном центре в Лос-Аламосе, где трудились 45 тысяч гражданских лиц и несколько тысяч военнослужащих. Разработкой «атомного проекта» там занимались 12 лауреатов Нобелевской премии в области физики из США и стран Европы. Сам Лос-Аламос являлся закрытым городом со строжайшим режимом секретности. Тем не менее разведке органов государственной безопасности, в частности ее нью-йоркской резидентуре, удалось проникнуть в тайны американских ядерных лабораторий.

В 1944–1945 годах нью-йоркская резидентура поддерживала устойчивый оперативный контакт с выдающимся физиком, членом компартии Германии Клаусом Фуксом, который перед войной эмигрировал в Лондон, а затем в составе группы ведущих английских ученых прибыл в США для работы над созданием атомной бомбы. Резидентура получила от него и направила в Центр все необходимые расчеты и чертежи по американскому «атомному проекту», а также секретные материалы, касающиеся деятельности атомного центра в Лос-Аламосе и строительства в Окридже завода по производству урана-235.

Разумеется, Клаус Фукс был не единственным источником советской внешней разведки по атомной тематике. Важную документальную информацию по данному вопросу получил от своих источников сотрудник нью-йоркской резидентуры Александр Феклисов. Весьма ценного источника, работавшего непосредственно в ядерном центре Лос-Аламоса, удалось приобрести разведчику-нелегалу Исхаку Ахмерову.

Информация научно-технической разведки органов государственной безопасности стала играть важную роль в практической деятельности лаборатории № 2, возглавляемой Курчатовым. Он, в частности, отмечал, что получаемая разведкой информация «создает технические возможности решения всей проблемы в значительно более короткие сроки».

Главная задача разведки заключалась в своевременном информировании советских ученых о реальных результатах ведущихся в США работ по созданию атомного оружия. И она была успешно решена во многом благодаря Клаусу Фуксу и другим источникам. Кстати, уже в послевоенный период от Клауса Фукса поступили материалы о работе в США над созданием водородного оружия. Сведения, полученные от источника, позволили СССР не только сэкономить значительные средства и выиграть время, но и опередить США в создании водородной бомбы.

В июне 1945 года от Клауса Фукса была получена подробная документальная информация по устройству атомной бомбы. Он также информировал советскую разведку, что в июле 1945 года состоится испытание первой американской атомной бомбы. Эти сведения являлись исключительно важными и в виде спецсообщения были доложены Сталину.

В интервью для российской печати бывший руководитель ПГУ КГБ СССР Леонид Шебаршин назвал успешную работу внешней разведки по атомному проекту «одним из самых выдающихся достижений за всю историю ее существования».

29 августа 1949 года американский самолет-лаборатория Б-52, совершавший регулярные разведывательные полеты вдоль южных границ СССР, зафиксировал повышенный уровень радиации в атмосфере в районе Семипалатинска. На основании анализа проб воздуха и содержания в них радиоактивных веществ американские ученые сделали однозначный вывод: в Советском Союзе произведен взрыв атомной бомбы.