С декабря 1904 по июнь 1905 года служил в армии, в 22-й артиллерийской бригаде. Однако из армии пришлось бежать после того, как выяснилось, что он являлся одним из организаторов социал-демократического кружка у артиллеристов.

В январе 1906 года 22-летний Логинов становится профессиональным революционером и берет фамилию Бустрем.

В 1906–1907 годах Владимир Бустрем находился на нелегальной партийной работе: принимал активное участие в деятельности военно-боевых организаций РСДРП(б) Севастополя, Либавы, Риги. В мае-июне 1907 года в качестве делегата от Либавы участвовал в лондонском съезде РСДРП. В том же году был арестован и приговорен к каторжным работам. Наказание отбывал в каторжных тюрьмах Санкт-Петербурга, Вологды и Ярославля. С 1913 по 1917 год находился в ссылке в селе Коченга Киренского уезда Иркутской губернии.

С 1917 по 1920 год В. Бустрем находился на партийной и советской работе в Архангельске (парткомитет, Совет рабочих и солдатских депутатов, земотдел, ревком). С декабря 1920 года по март 1922 года работал заведующим учетного подотдела Учетно-распределительного отдела Секретариата ЦК РКП(б).

И вот опыт нелегальной партийной работы В. Бустрема, хорошее знание им немецкого, французского и английского языков, его личные и деловые качества потребовались на новом ответственном участке деятельности. В феврале 1922 года он был назначен уполномоченным Иностранного отдела ГПУ. Рекомендации при поступлении на работу во внешнюю разведку Владимиру Бустрему дали сотрудник Секретариата ЦК РКП(б) С. И. Сырцов и начальник ИНО ГПУ М. А. Трилиссер. В рекомендации последнего, в частности, указывалось:

«Знаю Бустрема по совместной работе с 1906 года в военной организации партии в Питере, по совместной сидке на каторге с 1909 по 1910 год, в ссылке в Сибире с 1914 по 1917 год».

Отношения начальника внешней разведки М. А. Трилиссера с В. В. Бустремом были товарищескими. Они часто встречались, беседовали друг с другом. Михаил Абрамович полагал, что искушенный в конспирации и закаленный каторгой профессиональный революционер Бустрем сумеет быстро освоить премудрости разведывательной работы. И следует отметить, что его надежды в дальнейшем полностью оправдались.

При переходе на работу в органы государственной безопасности В. В. Бустрем некоторое время продолжал исполнять служебные обязанности и в ЦК РКП(б). Об этом, в частности, свидетельствует выписка из протокола заседания Секретариата ЦК РКП(б) от 2 марта 1922 года, подписанная Секретарем ЦК В. Молотовым, в которой говорится о разрешении «после 10 марта тов. Бустрему по совместительству с работой в ЦК работать в Инотделе ВЧК».

24 марта 1922 года В. В. Бустрем был зачислен на должность уполномоченного Закордонной части внешней разведки. В аттестации за этот период отмечалось: «… толковый, добросовестный работник, старый революционер, каторжанин».

В конце августа 1922 года В. В. Бустрем направляется в берлинскую «легальную» резидентуру в качестве оперативного работника.

Деятельность берлинской резидентуры по линии политической разведки определялась тем, что она располагала весьма ценными источниками, позволявшими получать информацию по Германии и другим странам. В Центр направлялись, например, ежемесячные доклады Министерства государственного хозяйства Германии об экономическом положении страны, сводки берлинского главного управления полиции о внутриполитическом положении Германии и обстановке в различных политических партиях. Добывалась весьма ценная информация о Польше, важные сведения о позиции Франции в отношении Советской Россиии. Москва высоко оценивала усилия берлинской резидентуры: «Материалы дипломатического характера очень интересны, в большинстве своем вполне заслуживают внимания».