Строительная группа должна была вести строительные и ремонтные работы, необходимые для ОТ: прокладывать кабели, подвешивать линии электропередач, создавать сигнализации, монтировать станции и коммутаторы. Группа снабжения должна была обеспечивать техническим имуществом и материалами все отделение ОТ и представлять Оперативный отдел (далее – Оперод) в планирующих и снабжающих организациях страны.
2-й отдел осуществлял так называемую микрофонную и телефонную работу, производил перлюстрацию, обслуживал правительственные органы высокочастотной (далее – ВЧ) связью, изготовлял необходимые в оперативной работе отделов различного рода документы, производил секретные выемки.
Кроме обеспечения оперативных отделов НКВД техническими средствами прослушки и наблюдения, 2-й отдел занимался и проведением научно-исследовательских и экспериментальных работ в этой области.
7 августа 1937 года руководством НКВД было принято решение на базе Оперода и Спецотдела ГУГБ организовать 12-й (оперативно-технический) отдел ГУГБ. Целью объединения было обеспечить максимальную централизацию оперативно-технической работы и усилить агентурно-оперативную работу за счет грамотного применения высококачественных технических средств.
На укомплектование 12-го отдела Центрального аппарата выделялись штаты и личный состав 5-го, 6-го, 7-го, 8-го и 9-го отделений 2-го отдела, 5-го отделения 9-го отдела и спецгруппы 3-го отдела ГУГБ. По стране создается сеть 12-х отделов и отделений УГБ в областных Управлениях НКВД. Начальником 12-го отдела ГУГБ стал Жуковский.
23 октября 1937 года приказом Управления НКВД Ленинградской области опытная радиолаборатория была выделена из 9-го отдела УГБ УНКВД и передана во вновь организованный 12-й отдел. Начальником радиолаборатории остался Л. А. Гаухман.
Руководством НКВД и 12-го отдела было принято решение о передислокации бывшей лаборатории Спецотдела (5-е отделение 9-го отдела ГУГБ) из Москвы на территорию расформированной лаборатории НКС в Кучино.
Большая территория бывшей усадьбы графа Рябушинского, где располагалась лаборатория НКС, и новый лабораторный корпус, построенный и оборудованный для нее в 1936 году, позволили лабораториям 12-го отдела в значительной степени улучшить производственные условия работы.
28 марта 1938 года 12-й отдел ГУГБ НКВД был реорганизован в Отдел ОТ НКВД. Временно исполняющим обязанности начальника Отдела был назначен М. С. Алехин. 19 июня 1938 года Отдел стал называться 2-м спецотделом НКВД СССР.
Были укрупнены старые и созданы новые отделения. Впервые в составе этого отдела появилась возможность образования в центральных органах безопасности единого головного научно-технического подразделения, обеспечивающего специальными средствами оперативные подразделения ГУГБ и НКВД.
В структуре отдела появилась Центральная лаборатория оперативной техники (далее – ЦЛОТ), состоящая из 2-х отделений, в штат которых после специальных проверок была зачислена часть специалистов лабораторий Оперативного и Специального отделов и лабораторий НКС. В каждом отделении предусмотрели научно-исследовательскую часть и производственные мастерские. Штатным расписанием определили составы только научно-технических направлений.
Начальником 1-го отделения (1-й лаборатории) ЦЛОТ был назначен Фома Фомич Железов, выпускник Одесского института инженеров связи, аспирант и адъюнкт Одесского института и Московской академии связи имени Подбельского, декан радиофакультета Одесского института и заместитель начальника кафедры радиопередающих устройств Московской академии связи.
К сожалению, в этот период начались массовые репрессии. Многие руководители оперативных подразделений, использующих и разрабатывающих оперативную технику, арестовывались и расстреливались. Другие, в том числе и сотрудники лабораторий и мастерских, из-за недостатка «серьезных» компрометирующих материалов увольнялись.
В это время лаборатории были слабо оснащены, работали по эпизодическим заданиям. Руководством НКВД было признано неудовлетворительным состояние объединенных в ЦЛОТ 2-го спецотдела НКВД лабораторий Оперативного и Специального отделов ГУГБ НКВД, усиленных лабораторией НКС.
Всего за сентябрь-ноябрь 1938 года было арестовано 6 сотрудников отдела и уволено 26 человек. Руководство решило, что работа 2-го спецотдела нуждается не только в коренном улучшении, но и в решительной перестройке на новых началах. Была запланирована полная реорганизация отдела.
25 ноября 1938 года поменялось руководство НКВД. Наркомом внутренних дел стал Л. П. Берия. Он пересмотрел деятельность многих подразделений ГУГБ НКВД и дал во многом негативную оценку результатам их работы. Также он продолжил проводить усиленную чистку руководящего и личного состава подразделений.