«Я практически с самого начала сотрудничества с ЦРУ понимал, что совершил роковую ошибку, тягчайшее преступление. Бесконечные терзания души, продолжавшиеся весь этот период, так изматывали меня, что я неоднократно сам был готов явиться с повинной. И только мысль о том, что будет с женой, детьми, внуками, да и страх позора, останавливали меня, и я продолжал преступную связь, или молчание, чтобы хоть как-нибудь отсрочить час расплаты».
Все его операторы отмечали, что он получал немного денег, не более 3000 долларов в год, которые ему передавали главным образом в виде электромеханических инструментов фирмы «Блек энд Деккер», пары рабочих комбинезонов, рыболовных снастей и ружей. (Дело в том, что в свободное время Поляков любил столярничать, а также коллекционировал дорогие ружья.) К тому же, в отличие от большинства других советских офицеров, завербованных ФБР и ЦРУ, Поляков не курил, почти не пил и не изменял жене. Так что сумму, полученную им от американцев за 24 года работы, можно назвать небольшой: по приблизительной оценке следствия она составила около 94 тысяч рублей по курсу 1985 года.
Так или иначе, но с ноября 1961 года Поляков стал передавать американцам информацию о деятельности и агентуре ГРУ в США и других западных странах. И начал делать это уже со второй встречи с агентами ФБР. Здесь стоит вновь процитировать протокол его допроса:
«Данная встреча опять в основном была посвящена вопросу, почему я все же решил сотрудничать с ними, а также — не подстава ли я. В порядке моей перепроверки, а заодно и закрепления моих отношений с ними, Майкл в заключении предложил мне назвать сотрудников советской военной разведки в Нью-Йорке. Я без колебаний перечислил всех известных мне лиц, работавших под прикрытием Представительства СССР».
Считается, что уже в самом начале своей работы на ФБР Поляков выдал Д. Данлапа, штаб-сержанта в АНБ, и Ф.Боссарда, сотрудника министерства авиации Великобритании. Однако, это маловероятно. Данлапа, завербованного в 1960 году, вел оператор из вашингтонской резидентуры ГРУ, и его связь с советской разведкой была раскрыта случайно, когда производился обыск в его гараже после того, как он покончил жизнь самоубийством в июле 1963 года. Что же касается Боссарда, то в действительности отдел разведки ФБР ввел в заблуждение МИ-5, приписав полученные сведения «Топхэту». Это было сделано для того, чтобы обезопасить другой источник из числа сотрудников ГРУ в Нью-Йорке, который имел псевдоним «Никнэк»74.
Но вот нелегала ГРУ в США капитана Марию Доброву выдал именно Поляков. Доброва, воевавшая в Испании переводчиком, после возвращения в Москву стала работать в ГРУ, и после соответствующей подготовки направлена в США. В Америке она действовала под прикрытием хозяйки косметического салона, который посещали представители высокопоставленных военных, политических и деловых кругов. После того, как Поляков выдал Доброву, сотрудники ФБР попытались перевербовать ее, но она предпочла покончить жизнь самоубийством.
Всего же за время работы на американцев Поляков выдал им 19 советских разведчиков-нелегалов, более 150 агентов из числа иностранных граждан, раскрыл принадлежность к ГРУ и КГБ около 1500 действующих офицеров разведки.
Летом 1962 году Поляков вернулся в Москву, снабженный инструкциями, условиями связи, графиком проведения тайниковых операций (одна в квартал). Места для тайников были подобраны в основном по маршруту его следования на службу и обратно: в районах Большой Ордынки и Большой Полянки, у метро «Добрынинская» и на троллейбусной остановке «Площадь восстания». Скорее всего, именно это обстоятельство, а также отсутствие личных контактов с представителями ЦРУ в Москве помогло Полякову избежать провала после того, как в октябре 1962 года был арестован другой агент ЦРУ — полковник О. Пеньковский.
В 1966 году Поляков был направлен в Бирму начальником центра радиоперехвата в Рангуне. По возвращению в СССР его назначили начальником китайского отдела, а в 1970 году он был командирован в Индию военным атташе и резидентом ГРУ. В это время объем передаваемой Поляковым в ЦРУ информации резко увеличился75. Он выдал имена четырех американских офицеров, завербованных ГРУ, передал фотопленки документов, свидетельствующих о глубоком расхождении позиций Китая и СССР. Благодаря этим документам аналитики ЦРУ сделали вывод, что советско-китайские разногласия имеют долговременный характер. Эти выводы были использованы госсекретарем США Генри Киссинжером и помогли ему и Никсону наладить отношения с Китаем в 1972 году.