Будучи агентом НКВД, Шульце-Бойзен с января 1941 г. служил в Оперативном штабе Люфтваффе, располагавшемся на территории парка в излучине реки Хавель, в паре километров к юго-западу от Потсдама. В этом месте находились самые секретные подразделения, в том числе штаб-квартира рейхсмаршала Геринга.

Позднее Шульце-Бойзена перевели в группу военно-воздушных атташе. Это означало, что он фактически стал офицером разведки, и возможности сбора информации значительно повысились. На новом месте предатель Германии фотографировал секретные документы, поступавшие от атташе Люфтваффе при немецких посольствах за границей.

Благодаря умению заводить нужные связи Шульце-Бойзен смог получить доступ к самой разной секретной информации, в том числе о разработке новых самолетов, бомб и торпед и даже о потерях германской авиации. Кроме того, ему удалось получить сведения о размещении арсеналов химического оружия на территории Рейха. Бойзену удалось войти в доверительные отношения не только с начальником своего отдела майором Шмидтом, но и с одним из любимцев Геринга – Эрихом Гертсом, руководившим 3-й группой сектора инструкций и учебных пособий отдела подготовки. Информаторами русского шпиона стали инспектор строительства и референт сектора планирования Ханс Хенингер, руководитель строительного сектора инженер-оберст Мартин Бекер, а также лейтенант Херберт Гольновиз отдела Абвера-ii, занимавшегося проведением диверсий.

Именно Шульце-Бойзен передал сведения о многих разведывательных полетах немецких самолетов-призраков, однако вся его рискованная работа в конечном итоге пошла псу под хвост. Единственной ответной мерой советского руководства стало издание в январе 1941 г. секретного постановления Политбюро ЦК ВКП(б) и Совета Народных Комиссаров «Об организации ПВО», которое само по себе уж никак не могло воспрепятствовать разведывательным полетам.

Нарком ВМФ адмирал Н. Ф. Кузнецов впоследствии вспоминал, что в конце февраля – начале марта немецкие самолеты несколько раз грубо нарушали советское воздушное пространство. По его словам, они летали «с поразительной дерзостью», уже не скрывая, что фотографируют военные объекты. В итоге разгневанный адмирал приказал всем своим флотам «открывать огонь по нарушителям без всякого предупреждения». В соответствии с этой директивой зенитная артиллерия 17 и 18 марта над военно-морской базой Либава (ныне Лиепая, Латвия) обстреляла два немецких самолета, а летчики ВВС КБФ на истребителях И-153 «Чайка» даже пытались осуществить перехват нарушителей. Потом аналогичные инциденты произошли в северо-западной части Черного моря.

Однако лихую пальбу из корабельных зениток пришлось вскоре прекратить. Сталин, узнав об инициативе наркома ВМФ, сделал ему строгий выговор и приказал отменить распоряжение. А 1 апреля Главный морской штаб направил на флоты директиву: «Огня не открывать, а высылать свои истребители для посадки самолетов противника на аэродром».

5 апреля над Либавой появился очередной немецкий разведчик. В воздух были подняты истребители, которые в соответствии с полученной директивой начали «приглашать» нарушителя к посадке. Тот, конечно, не подчинился. Правда, еще и зенитчики, как того требовало предписание, дали двадцать предупредительных выстрелов. В результате разведчик ушел, но на следующий день нацистская Германия поразила своей наглостью, выразив через посольство в Москве протест по поводу обстрела «мирного самолета, летавшего для разведки погоды».

Всего же только за три недели, с 27 марта по 18 апреля, служба ВНОС зафиксировала около восьмидесяти нарушений воздушного пространства страны на глубину до 200 км. Например, только в первой половине 4 апреля она засекла в районе Львова шесть неопознанных самолетов. Один из них в 13.20 пересек границу около Пшемысля, углубился на 120 км на советскую территорию, а затем в 13.50снова ушел за границу. В течение 9 апреля советскую границу со стороны Восточной Пруссии нарушили пять самолетов, а на следующий день над прибалтийскими республиками были отмечены уже четырнадцать случаев появления немецких разведчиков.