В 1968 году в ЦРУ пришли к выводу, что Носенко был действительно перебежчиком. Он был освобождён из тюрьмы и принят на работу в ЦРУ консультантом с выдачей компенсации в размере 137 тыс. долларов. С начала 1970‑х годов Носенко работал в качестве консультанта ЦРУ.

В Москве бегство Носенко дало формальный повод для расправы над его бывшим шефом, начальником контрразведки Грибановым. 15 мая 1964 года решением парткома КГБ генерал-лейтенанту Грибанову был объявлен строгий выговор с занесением в учётную карточку: «За грубые нарушения партийных принципов в работе с кадрами, за серьезные ошибки и недостатки в оперативной работе, порочный стиль в руководстве главком, что привело к тяжелым последствиям». 18 мая последовал приказ по КГБ: «За допущенные грубые нарушения партийных принципов в работе с кадрами, серьезные ошибки и недостатки в работе с агентурой, порочный стиль в руководстве главком, приведшие к тяжелым последствиям, освободить от должности начальника 2‑го Главного управления и обязанностей члена Коллегии КГБ при СМ СССР». 3 июня 1964 года Президиум ЦК КПСС утвердил освобождение Грибанова с занимаемых постов в КГБ с зачислением в действующий резерв по должности заместителя начальника отдела Главного управления КГБ. 6 июня приказом по КГБ он был отозван в распоряжение Управления кадров. В тот же день Совет Министров СССР освободил Грибанова от обязанностей члена Коллегии КГБ при СМ СССР.

С 27 февраля 1965 года Грибанов работал заместителем директора завода № 1134 по режиму и охране Министерства среднего машиностроения СССР, оставаясь в действующем резерве КГБ по должности заместителя начальника отдела Управления. 7 августа 1965 года он был уволен из органов КГБ по статье 59 п. «Д» (по служебному несоответствию), а также лишён знака «Почётный сотрудник госбезопасности». Тогда же решением Парткомиссии при ЦК КПСС Олег Михайлович Грибанов был исключен из партии.

В 1966 году на книжных полках появилась повесть «Ошибка резидента», автором которой под псевдонимом «Олег Шмелёв» является не кто иной, как опальный начальник контрразведки страны Олег Грибанов. В 1968 году на основе повести был снят одноимённый фильм, в котором в образе сотрудника советской контрразведки Павла Синицына (актёр Михаил Ножкин) выведен майор Юрий Носенко. Под легендой уголовника «Бекаса» его подводят к резиденту западной разведки Михаилу Тульеву (актёр Георгий Жжёнов). При переброске собранных Тульевым материалов через границу, а в действительности крупной дезинформации, «Бекас» вместе с раненым в результате стычки с советскими пограничниками подручным Тульева бандеровцем Кругом оказывается в нейтральных водах и уходит за кордон. В западном разведцентре «Бекасу» устраивают изощрённую проверку вначале на полиграфе, а затем в специально построенной «музыкальной шкатулке» – изолированной одиночной бетонной камере. Сломать «Бекаса» не удаётся, и его направляют в разведшколу.

Совершенно очевидно, что Грибанов в своей книге излагает версию ухода Носенко к американцам с целью передачи крупной дезинформации ЦРУ. Так ли было на самом деле? Председатель КГБ Семичастный в своих воспоминаниях пишет: «…До самого конца моего пребывания в КГБ мы так ничего о Носенко и не узнали. Много позже дошло до нас, что он не выдал ни одного имени, вызвав, таким образом, даже недоверие к себе американцев, и какое-то время провел за решеткой в суровых условиях: оказался, мол, ключевой фигурой, а затемняет “контакты” между КГБ и Освальдом. <…> А что, если он сознательно утаил имена своих бывших коллег? Если это так, то можно ли говорить о его добровольном побеге… Правду о побеге Юрия Носенко пока еще никто не разузнал. Не знаю ее и я».