В Испании не существовало военной разведки, и ее приходилось создавать заново на базе МИДа. На первых порах зарубежная информация (в первую очередь о планах Германии, Италии и других государств) для испанского правительства поступала из источников советской разведки, но затем и испанские разведчики стали получать собственную информацию, особенно из Франции и Чехословакии, и делиться ею со своими советскими друзьями.
Перед советским представительством в Испании стояли обширные и многосторонние задачи. Организация работы внешней разведки была лишь одной из них.
Совместно с испанскими коллегами и резидентурами во Франции, Чехословакии, Болгарии и Югославии были организованы подбор и переброска в Испанию нескольких сотен добровольцев-интернационалистов из числа русских эмигрантов, в том числе и бывших белогвардейцев. Многие из них были опытными воинами, прошедшими Гражданскую войну в России; они стали руководителями и инструкторами военного дела в учебных центрах, возглавили разведывательно-диверсионные группы, выступали в качестве военных переводчиков. Среди них был сын Бориса Савинкова.
Мадридская резидентура часть своей работы осуществляла через Францию. Ее сотрудники выезжали туда для встреч с агентурой, работающей на территории, захваченной франкистами. В частности, А.М. Орлов встречался во Франции с Кимом Филби, который во время войны был аккредитован при штабе генерала Франко в качестве корреспондента газеты «Таймс». Там же, во Франции, оказывалась помощь испанцам в организации встреч с подобной агентурой.
Во Франции была организована нелегальная закупка и переброска в Испанию 20 французских военных самолетов для испанской республиканской армии, в том числе машин новейшей конструкции.
Организация разведывательно-диверсионной работы стала одной из основных заслуг советской разведки. В ней участвовали: С.А. Ваупшасов, Н.А. Прокопюк, К.П. Орловский, ставшие в годы Великой Отечественной войны Героями Советского Союза, прославленными партизанскими командирами; Г.С. Сыроежкин — Григорий Гранде, знаменитый участник операций «Синдикат-2» и «Трест»; десятки других советских разведчиков, в том числе выдающийся мастер «минной войны» И.Г. Старинов; старший советник Особого отдела Мадридского фронта Л.П. Василевский. Они не только преподавали в школе по подготовке командного состава разведывательно-диверсионных групп и отрядов для действий в тылу противника, но и лично участвовали в ряде операций.
Разведывательно-диверсионные подразделения успешно действовали на всех фронтах, неоднократно проникая в глубокий тыл противника. Вызываемая их действиями паника, постоянное напряжение и страх, нагнетаемые «проделками красных динамитчиков», сковывали активные действия франкистских войск, отвлекали их силы с переднего края. В августе 1937 года три тыловые провинции даже были объявлены на военном положении.
Осенью 1937 года испанским командованием был создан 14-й специальный корпус, объединявший все партизанские подразделения при сохранении советников НКВД и РУ Генштаба Красной армии. Это позволило централизовать и еще больше активизировать партизанскую войну.
Однако в конце 1938 года, без учета мнения советской стороны, эти подразделения были переформированы в роты и приданы отдельным воинским соединениям. Операции в глубоком тылу врага были сокращены, а затем и прекращены. Их противники мотивировали свое решение тем, что подобный вид борьбы является инородным для Испании, забывая о том, что именно партизанская война — герилья — победила войска Наполеона в этой стране.
Республиканская Испания, по существу, не имела собственной контрразведывательной службы, и советским разведчикам пришлось создавать ее заново. Так были образованы специализированные контрразведывательные подразделения в областных центрах, крупных городах, штабах и соединениях республиканской армии и в интернациональных бригадах. Результаты не заставили себя ждать. Уже вскоре были раскрыты и ликвидированы подпольные франкистские организации «Единая Испания» и «Испанская фаланга»; обезврежена сеть франкистских, германских и итальянских агентов в армии и в полиции. Были разоблачены заговорщики, участники «пятой колонны» в государственных и военных учреждениях, политических партиях, профсоюзах. Но, хотя по «пятой колонне» были нанесены чувствительные удары, до конца разгромить ее не удалось. Она сохранила свои структуры в столице, причем настолько мощные, что еще до вступления франкистских войск в Мадрид они сумели захватить в городе главные стратегические пункты.