Судоплатов и Эйтингон умели просчитывать ходы вперёд. Растущая плотность советской агентуры в сферах атомных секретов не могла их не беспокоить, и это было доложено Берии.
Было принято решение о смене структуры операций. Павел Судоплатов писал в своих воспоминаниях, что он и Эйтингон направили Хейфецу и Семёнову инструкции — передать нелегальной резидентуре всех информаторов и все «рабочие контакты», касающиеся Оппенгеймера в Калифорнии. Причём Берия издал приказ — не сообщать никому из американского направления разведки об этой передаче информантов и контактов. Предусмотрительность опытных разведчиков имела большое значение: она обеспечила бесперебойную работу каналов информации и тогда, когда условия её получения существенным образом изменились.
В феврале 1943 г. служба перехвата и радиоразведки войск связи США (впоследствии ставшая Агентством национальной безопасности) начала работать над программой под названием «Венона». Целью этой программы было расшифровать и использовать в работе контрразведки кодированные сообщения, проходившие по советским дипломатическим каналам связи, начиная с 1939 года. Объём информации, который был записан американцами, был гигантским — десятки тысяч шифрограмм. Каждая из них имела вместо текста группы из пяти цифр.
Впоследствии советской разведкой, как писали известные западные криптоаналитики, использовались шифрограммы из 4 или даже 3 групп цифр. Однако, независимо от количества цифр в группе, в Москве шифр считался абсолютно безопасным. Дело в том, что для связи использовался, как правило, одноразовый код. Поясним, что это такое. Одноразовый код — это лист бумаги, на котором, к примеру, 70 групп цифр самого разного вида. Зашифровав своё донесение в форме цифр, причём так, что каждой букве соответствует определённая группа цифр, агент, передающий сообщение, прибавляет к каждой группе цифр в своей шифровке ту группу цифр, которая содержится на листе одноразового кода. Теперь найти аналогичные буквы или слова в шифре становится практически невозможным. Поскольку одноразовый код всё время менялся, определить системное повторение групп цифр дешифровщики были не в состоянии.
Расшифровка такого текста представляет немалую сложность, и поэтому этот процесс занимал несколько лет. Но с помощью компьютеров, возможности которых в Москве ещё полностью не оценили, был сделан существенный прорыв.
В октябре 1943 г. лейтенант Ричард Хэллек заложил в компьютер 10 тысяч шифрограмм торговой миссии, чтобы определить повторяемость текста. Когда вычисления были сделаны, в 7 случаях удалось определить элемент повторяемости. На следующем этапе началась работа с шифрограммами, которые, как подозревали, были отправлены в Москву агентами советской разведки. К концу 1944 г. американцам удалось проследить параллели в сообщениях, а ещё через два года лингвист Мередит Гарднер смог расшифровать в кодированных агентурных сообщениях имена некоторых американских учёных. Благодаря расшифрованным данным ФБР удалось вывести английскую контрразведку на Клауса Фукса, а через него выйти на Гарри Голда. В результате был арестован ещё один советский агент — Грингласс, а затем и чета Розенбергов.
С 1945 года Судоплатов и Эйтингон уже знали о существовании программы «Венона». Информация о ней поступила как от тщательно законспирированных агентов в американской администрации, так и Уильяма Вайссмана, американского офицера, работавшего на советскую разведку. Вайссман был прикомандирован к программе «Венона» как специалист по русскому языку и мог получать информацию. До того, как он вступил в армию, Вайссман жил на западном побережье, где был связником у советского агента, работавшего в авиационной промышленности. Как тот, так и другой были в своё время завербованы по указанию Эйтингона.
Вайссман знал о том, что программа «Венона» осуществляется, хоть и медленно, но с успехом. Он не знал, что именно удалось расшифровать. А также о том, что стало известно американцам о сети советской агентуры и об учёных, от которых поступала важная информация. Был, однако, советский агент, который эти сведения получил и передал в Москву. Им был Ким Филби.
В тот критический период Ким Филби был представителем британской разведки в Вашингтоне. Он получал информацию о программе «Венона» ещё до приезда в Вашингтон. Но здесь объём информации о ней был уже другим, гораздо более обширным — имелись копии переводов некоторых шифрограмм, а также некоторые рассылочные данные, направлявшиеся в разведывательные и контрразведывательные службы США и Великобритании. В них содержались имена, опознанные в результате прочтения шифрограмм.