Từ mùa xuân năm 1942, các cơ quan tình báo Đức bắt đầu ồ ạt tung các toán gián điệp và phá hoại vào các khu vực này. Kẻ thù tìm cách cài cắm mạng lưới điệp viên vào các cơ quan tham mưu của Hồng quân, cũng như các doanh nghiệp thuộc ngành công nghiệp quốc phòng. Đáng chú ý, trong giai đoạn này, tình báo Đức đã đưa các điệp viên vô tuyến hoạt động đơn lẻ vào sâu trong hậu phương Liên Xô - một phương thức chưa từng được áp dụng ở thời kỳ đầu chiến tranh. Về sau, Abwehr (cơ quan tình báo quân sự Đức) dự kiến chuyển mạng lưới điệp viên được tung vào để phối hợp hoạt động thông qua các đầu mối này.
Tây Siberia là một vùng hậu phương chiến lược: từ phía tây, đông và nam đều không có mối đe dọa trực tiếp, trong khi vịnh Ob ở biển Kara đã được rải thủy lôi. Cùng với dãy Ural, khu vực này đứng đầu cả nước về sản lượng đồng, kẽm, niken, magiê và nhôm. Các thành phố ở Tây Siberia có vị trí giao thông thuận lợi, nằm tại giao điểm giữa sông Ob và tuyến đường sắt xuyên Siberia, giúp kết nối với các nguồn nguyên liệu và bảo đảm cung ứng đạn dược, trang bị quân sự cho quân đội. Không phải ngẫu nhiên mà ngay từ đầu chiến tranh, các nhà máy quốc phòng quan trọng nhất đã được sơ tán về đây.
Nhưng ngay cả trước chiến tranh, các cơ quan tình báo nước ngoài cũng đặc biệt quan tâm tới Tây Siberia. Dưới vỏ bọc hợp pháp cho hoạt động gián điệp, tình báo Đức đã sử dụng Lãnh sự quán Đức tại Novosibirsk và một số thành phố khác của Liên Xô, điều này dẫn tới việc các thành phố này bị đóng cửa vào năm 1938. Để thu thập tin tức tình báo, các công ty Đức và châu Âu đã ký hợp đồng với chính phủ Liên Xô về cung cấp máy móc và hỗ trợ kỹ thuật cũng được khai thác tích cực. Cụ thể, vào cuối những năm 1930, các nhân viên tình báo Đức giả danh kỹ sư của công ty “Freilich-Klupfel-Deilmann” đã hoạt động tại Kuzbass, Novosibirsk và nhiều địa phương khác ở Tây Siberia.
Trước khi chiến tranh nổ ra, các chiến sĩ an ninh Siberia đã chú ý đến những nỗ lực của trạm tình báo quân sự - chính trị Nhật Bản trong việc thu thập thông tin về ngành công nghiệp quốc phòng của thành phố, về các đơn vị Hồng quân đồn trú tại Novosibirsk, cơ cấu tổ chức của các cơ quan Dân ủy Nội vụ địa phương, cũng như tình trạng của hệ thống đường sắt và sân bay.
Hoạt động của lực lượng phản gián Siberia trong cuộc chiến chống lại những kẻ phá hoại và gián điệp từ năm 1941 đến1945 có thể được chia thành hai nhóm: các biện pháp ngăn chặn, chủ yếu là bảo vệ và phòng ngừa, và các biện pháp điều tra. Các cơ quan an ninh đã kiểm tra chế độ bảo vệ các cơ sở công nghiệp, giao thông và các cơ sở kinh tế quan trọng khác, đồng thời giám sát quy định hộ chiếu; tham gia vào công tác sàng lọc và kiểm duyệt thư tín.
Hệ thống các biện pháp điều tra bao gồm giám sát sóng vô tuyến, phát hiện các khu vực có thể xuất hiện các đối tượng bị truy nã với sự trợ giúp của các điệp viên, sử dụng các căn hộ "bẫy" để bắt giữ các đối tượng nghi vấn, cũng như tiến hành công tác an ninh nghiệp vụ tại các nhà tù, trại tù binh và khu vực định cư đặc biệt.
Đầu tháng 7/1942, tại Đại hội Đảng bộ tỉnh Novosibirk, Bí thư Tỉnh ủy Mikhail Kulagin phát biểu rằng trong giai đoạn 1941-1942, tỉnh Novosibirsk tràn ngập bọn gián điệp và những kẻ phá hoại. Ngay từ mùa thu năm 1941, các cơ quan an ninh quốc gia đã bắt giữ những kẻ phá hoại và gián điệp tại các nhà máy quốc phòng (như nhà máy hàng không Chkalov, các xí nghiệp số 179, 392) và các mỏ ở Kuzbass.
Tuy nhiên, phần lớn các thông tin Kulagin nêu ra dường như không phù hợp với thực tế, bởi vì trong giai đoạn này, sự chú ý của các cơ quan tình báo Đức chủ yếu tập trung vào các khu vực hậu phương gần và trung.
Ngoài ra, việc nghiên cứu chiến thuật hoạt động của các cơ quan tình báo Đức, cũng như phân tích cơ cấu của chúng cho phép khẳng định rằng Gestapo không thể tung các nhóm tình báo - phá hoại vào Tây Siberia vào thời điểm nói trên, như báo cáo của Bí thư Tỉnh ủy Novosibirsk đã nêu. Ngoài những bằng chứng mà Kulagin đã chỉ ra, còn có thể đưa ra các ví dụ khác về các "vụ án gián điệp", mà các bị cáo sau đó đã được phục hồi danh dự như là nạn nhân của các cuộc đàn áp chính trị.
Nổi tiếng nhất là vụ án "nhóm gián điệp S. I. Trunchenkov" - một doanh nhân ở tỉnh Tambov - lần đầu tiên thu hút sự chú ý của các cơ quan an ninh quốc gia vào những năm 1930. Tháng 2/1931, Trunchenkov bị kết án 5 năm lao động cải tạo vì tội mua bán tiền vàng và tuyên truyền chống Liên Xô. Sau khi được thả, ông phải lang thang khắp nơi, kiếm sống bằng nghề sửa chữa máy may.
Một lần, tại nhà của một khách hàng vốn là mật vụ của Bộ Dân ủy Nội vụ - Trunchenkov vô ý phàn nàn về chính quyền Xô viết. Tháng 7/1941, ông bị bắt vì tội tuyên truyền chống cách mạng và hoạt động gián điệp cho Đức. Một trong những lý do dẫn đến cáo buộc này là năm 1925, Trunchenkov đã đến lãnh sự quán Đức ở Novosibirsk để tìm địa chỉ của con gái ông đang sống tại Berlin.
Để tạo ấn tượng về sự tồn tại của nhóm gián điệp, vụ án Trunchenkov được gộp chung với hai vụ án của T. G. Nebylitsyn, cựu đảng viên Xã hội cách mạng, và A. I. Vilberg, công nhân xây dựng. Ngày 14/3/1942, Trunchenkov bị kết án theo Điều 58-6 của Bộ luật Hình sự Liên bang Nga ("hoạt động gián điệp") và bị xử bắn vào ngày 9/4/1942, còn Nebylitsyn và Vilberg lần lượt bị kết án 5 và 8 năm lao động cải tạo.
Ngày 12/11/1941, A. S. Bucholtz, một thợ rèn người Đức làm việc tại nông trang mang tên Molotov thuộc huyện Tatarsky, tỉnh Novosibirsk, đã bị bắt giữ. Vì tội "làm gián điệp cho Đức và tuyên truyền chống Liên Xô", ngày 5/4/1942, ông đã bị Tòa án đặc biệt của Bộ Dân Ủy Nội vụ Liên Xô tuyên án tử hình. Hồ sơ điều tra cho biết, trong thời kỳ Đức chiếm đóng Ukraine vào năm 1918, Bucholtz làm thông ngôn tại cơ quan quân sự Đức và vào tháng 3/1918, ông được tuyển mộ để làm gián điệp cho Đức chống Liên Xô. Nhiệm vụ của ông là thâm nhập vào hậu phương Liên Xô và tiến hành tuyên truyền ủng hộ Đức. Từ tháng 6/1941, Bucholtz bắt đầu thực hiện tuyên truyền phản cách mạng chống Liên Xô trong dân chúng, ca ngợi chủ nghĩa phát xít, phỉ báng chế độ nông trang, và lan truyền các tin đồn sai lệch về tình hình chiến sự.
Tháng 8/1942, các nhân viên phản gián tại Novosibirsk đã thủ tiêu 3 thành viên của nhóm tình báo Nhật Bản, do một nhân vật có biệt danh "K" đứng đầu. Nhiệm vụ chính của nhóm tình báo này là thu thập thông tin về tuyến đường sắt Siberia và hoạt động của các nhà máy công nghiệp quốc phòng.
Tháng 9/1942, tại khu vực ga Ruzaevka, tỉnh Penza, điệp viên tình báo Đức B. Safonov (mật danh "Salsky"), đã bị bắt. Safonov được giao nhiệm vụ định cư tại một trong ba thành phố của Siberia - Novosibirsk, Omsk hoặc Krasnoyarsk, để xác định vị trí và thông tin chi tiết về các nhà máy quốc phòng, cũng như thu thập thông tin về việc vận chuyển hàng hóa quân sự sang phía tây và tình hình các đơn vị quân đội trong khu vực.
Để tổ chức hoạt động gián điệp, "Salsky" được trang bị một máy bộ đàm xách tay, một khoản tiền lớn và các giấy tờ giả mạo.
Theo quyết định của lãnh đạo Bộ Dân ủy Nội vụ Liên Xô, mùa thu năm 1942, "Salsky" được chuyển đến Cục Dân ủy Nội vụ tỉnh Novosibirsk để tham gia vào một chiến dịch đánh lừa đối phương qua sóng radio. Chiến dịch này được đặt tên là "Fisarmonya".
Qua "Salsky", các tài liệu thông tin sai lệch về các cơ sở công nghiệp và quân sự, các phương tiện vận tải đường sắt chở quân lính, thiết bị, đạn dược, kim loại và các hàng hóa khác, thường xuyên được gửi tới trung tâm tình báo Đức. Tổng cộng, "Salsky" đã chuyển hơn 100 điện tín chứa thông tin giả mạo tới Abwehr. Thành công của chiến dịch được chứng minh bằng việc nó được tiếp tục cho đến tháng 5/1945.
Tháng 12/1942, công dân "T" bị bắt ở tỉnh Novosibirsk do bị nghi ngờ hoạt động gián điệp cho Nhật Bản. Cuộc điều tra đã xác định rằng năm 1921, ông ta được một điệp viên Nhật Bản tuyển mộ tại Cáp Nhĩ Tân, và năm 1924, ông ta được chuyển đến Liên Xô để hoạt động tình báo tại Kiev. Tại đây, “T” đã tiếp xúc với một điệp viên khác của Nhật Bản có mật danh "Figura", qua đó cung cấp thông tin thu thập được cho thượng cấp của mình. Trước khi chiến tranh bùng nổ, "T" đã hoạt động tình báo ở Kiev, Yalta, Chelyabinsk, và năm 1941, ông ta đã đến Siberia, nơi bị phát hiện và bắt giữ.
Tháng 12/1943, F. P. Berger, công nhân người Ba Lan làm việc tại nhà máy chế biến dầu ở tỉnh Novosibirsk, bị bắt với cáo buộc làm điệp viên cho tình báo Ba Lan. Berger bị nghi thu thập thông tin về các nhà máy quốc phòng ở Novosibirsk để thực hiện hành vi phá hoại, đồng thời dụ dỗ các công dân Ba Lan làm việc trong các đội xây dựng để họ bỏ việc và ra nước ngoài, với lý do gia nhập quân đội Ba Lan. Theo kết quả điều tra, Berger bị kết án 10 năm tù.
Trong những năm chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, các cơ quan an ninh của Tây Siberia đã phát hiện và bắt giữ tổng cộng 246 điệp viên nước ngoài chỉ riêng tại tỉnh Novosibirsk, trong đó có 182 điệp viên Đức và 37 điệp viên Nhật Bản. So với kết quả hoạt động phản gián nói chung của các cơ quan an ninh Liên Xô, con số này rất đáng kể. Tuy nhiên, phân tích các "hồ sơ gián điệp" đã được giải mật cho thấy một số vụ án có dấu hiệu bị giả mạo, vì vào thời điểm đó, người ta cho rằng "thà giết nhầm còn hơn bỏ sót".
Sự phản bội của trùm tình báo Đức quốc xã Wilhelm Franz Canaris 
Điệp viên hai mang “xỏ mũi” Cơ quan Tình báo Đức Quốc xã 
