23 февраля 1974 г. советский военный атташе в Алжире устраивал прием по случаю дня Советской армии, и Филатов, как один из занимавшихся организацией данного приема, знал, что на него приглашен и Эдвард Кейн. Американец прибыл на прием одним из первых, но к Филатову не приближался, как будто он его не замечал. И только к концу приема, когда около Филатова никого не было, Кейн приблизился к нему и почти шепотом сказал, что ждет его у себя, и назвал день, который во время следствия Филатов никак не смог вспомнить.
В назначенный день Филатов был у Кейна на вилле Святая Катерина. Беседа шла в основном об Алжире. На вопрос, кем он работает в посольстве, Филатов ответил, что переводчиком военного атташе, и сообщил тому о ненормальных отношениях со своим руководством. На этой встрече Филатов высказал Кейну опасение дальнейших встреч на его вилле, и тот пообещал подобрать для встреч другое место. И действительно, вскоре их встречи стали проходить на конспиративной квартире ЦРУ, расположенной в г. Алжире в районе бульвара Телями. Здесь, на этой квартире, Филатов встречался с резидентом ЦРУ в Алжире Эдвардом Кейном и его преемником около 70 раз, на которых передавал им собранную информацию. Здесь же, на этой квартире, он прошел курс обучения работы с тайнописными средствами, шифровки и дешифровки, работе с радиосредствами, а также получил шпионскую экипировку, которую привез в Москву обманным путем без таможенного досмотра по фиктивному документу как дипломат.
За время сотрудничества с американской разведкой Филатов передал Кейну такие сведения:
о структуре центрального аппарата ГРУ Генштаба ВС СССР и размещении некоторых его служб в Москве, должностном положении, званиях и фамилиях отдельных руководителей этого ведомства и его подразделений;
о существовании в Москве 161-го учебного центра, подчиненного спецнаправлению ГРУ, воинском звании и фамилии начальника данного спецнаправления;
о целевом назначении и структуре 161-го учебного центра, местах его дислокации, количестве сотрудников и контингенте лиц, из которых комплектовался преподавательский состав, воинских званиях и фамилиях руководителей этого центра, порядке отбора слушателей для подготовки в нем с перечислением стран, откуда они прибыли, принципах и сроках их подготовки, проживании и обучении слушателей на конспиративных квартирах, конкретных местах проведения практических занятий с ними;
о принадлежности к ГРУ 26 советских военнослужащих и 13 сотрудниках КГБ, работавших под определенным прикрытием в Лаосе в 1965—1968 гг. и Алжире в 1973—1976 гг.;
о количественном составе советских военных специалистов в Алжире и направленности их деятельности;
об обстановке в посольстве СССР в Алжире и взаимоотношениях между сотрудниками, о проводимых в посольстве мероприятиях по воспитанию и сплочению коллектива.
В начале 1976 г. по заданию Кейна Филатов в помещении советского посольства в АНДР из секретного доклада о вооруженных силах Алжира за 1975 г., составленного в аппарате военного атташе, выписал и передал американцам сведения о количестве и типах танков, самолетов, артиллерийских орудий, ракет, военных кораблей и другой военной техники, а также о численности и дислокации военных формирований АНДР.
В марте – апреле 1973 г. Филатов сфотографировал и передал Кейну около 50 листов политического отчета о работе советского посольства в Алжире за 1975 г.
В апреле 1976 г. Филатов был передан на связь другому сотруднику ЦРУ, якобы генералу. С тех пор вплоть до отъезда его из Алжира, то есть до августа 1973 г., он поддерживал шпионскую связь непосредственно с «коллегой» Кейна. Других данных о нем Филатову не было известно.
В июне – июле 1979 г. на конспиративной квартире ЦРУ на бульваре Телями от «коллеги» Кейна Филатов получил инструктивное задание о сборе в СССР информации разведывательного характера, подробные указания о способах поддержания конспиративной связи с разведкой США, прошел спецподготовку, необходимую для работы с шифрами, средствами тайнописи, миниатюрной фотоаппаратурой и организацией приема запланированных для него кодированных радиограмм.
В июле 1976 г. от этого же сотрудника ЦРУ Филатов получил шпионское снаряжение: две инструкции по сбору и условиям передачи разведке США интересующих ее сведений, в том числе о способах дальнейшей связи, средства для тайнописи, письма прикрытия для нанесения тайнописи и пересылки шифрованной информации по почтовому каналу, миниатюрный фотоаппарат, закамуфлированный под газовую зажигалку, стереофонические головные телефоны-наушники, специальный прибор-приставку к приемнику для точной настройки радиоприемников на заданные частоты.