В 1940 году по заданию советской разведки Филби поступил на работу в британскую разведывательную службу «Сикрет интел-лидженс сервис». Благодаря своим незаурядным способностям, владению основными европейскими языками, а также хинди и турецким уже через год Филби становится заместителем начальника контрразведки этой службы (отдел В) и отвечает за контрразведывательное обеспечение всех военных операций западных участников антигитлеровской коалиции в Европе.

В 1944 году он получает повышение по службе и назначается на пост руководителя особо важного, 9-го отдела СИС, занимавшегося изучением «советской и коммунистической деятельности» в Великобритании, одновременно исполняя обязанности заместителя начальника СИС.

За время Великой Отечественной войны Ким Филби передал нам большое количество важной информации о вооруженных силах Германии, а также об отношении к СССР союзников по антигитлеровской коалиции. В частности, с помощью данных, полученных в том числе и от Филби, советская внешняя разведка выявила попытки немцев вести сепаратные переговоры о мире с союзниками СССР (1942 год — Анкара, 1943 год — Стокгольм и Ватикан и наконец 1944–1945 годы — Швейцария). Он передал в московский Центр ценнейшие сведения о планах операций фашистских войск в районе Курска и о намерениях гитлеровцев применить на Восточном фронте новые виды боевой техники. От Филби поступали данные и о разведчиках, забрасывавшихся в СССР в годы войны.

Летом 1947 года Ким Филби выехал в Стамбул в качестве резидента британской разведки. С 1949 по 1951 год он возглавлял в Вашингтоне миссию по связи английской разведки с Центральным разведывательным управлением (ЦРУ). Установил контакты с руководством ЦРУ и ФБР, в том числе с А. Даллесом и Э. Гувером. Координировал деятельность американских и английских спецслужб в борьбе с «коммунистической угрозой». И в эти годы Филби продолжал активно работать на советскую разведку, регулярно информировал Москву о деятельности английских и американских спецслужб, направленной против СССР и его союзников в странах Восточной Европы. Филби был тонким, проницательным наблюдателем и профессионалом-оперативником, в высшей степени четким и аккуратным. Подлинный талант Филби заключался в его умении анализировать информацию. «Идеальный разведчик, — говорил он, — это тот, кто… все время думает и анализирует».

В 1951 году в связи с провалом членов «кембриджской пятерки» Д. Маклейна и Г. Берджеса Ким Филби попал под подозрение спецслужб США и Англии. В ноябре 1952 года был допрошен в штаб-квартире британской контрразведки МИ-5 и отпущен за недостатком улик.

В 1955 году был вынужден уйти в отставку. Однако с помощью друзей из СИС, считавших его жертвой провокаций ФБР и ЦРУ, Филби добился общественной реабилитации. В августе 1956 года он был направлен на работу в Бейрут от британской разведки под прикрытием корреспондента газет «Обсервер» и «Экономист». В течение семи лет он работал в Бейруте, продолжая дело, которому посвятил свою жизнь. «Для советской разведки, — считал Ким, — было небезынтересно познать в самом широком плане ближневосточный феномен, знать все о деятельности ЦРУ и СИС, о действительных намерениях США и Великобритании в этом регионе».

В связи с угрозой провала в начале 1963 года Филби с помощью советской разведки был нелегально выведен из Бейрута в Советский Союз.

С 1963 по 1988 год работал консультантом внешней разведки по спецслужбам Запада, участвовал в подготовке разведчиков.

За большие заслуги перед нашей страной Ким Филби был награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Отечественной войны I степени, Дружбы народов, знаком «Почетный сотрудник госбезопасности» и многими медалями.

Написанная К.Филби книга «Моя тайная война» о его работе в советской внешней разведке издана в нашей стране и за рубежом.