В ноябре 1961 года Поляков по собственной инициативе вступил в контакт с агентами контрразведки ФБР, которые присвоили ему псевдоним ТОПХЭТ. Американцы считали причиной его предательства разочарование и советском режиме.
Не отрицают полностью эту версию и бывшие сослуживцы Полякова, хотя утверждают, что его «идейное и политическое перерождение» происходило «на фоне болезненного самолюбия».
«В основе моего предательства лежало как мое стремление иметь возможность открыто высказывать свои взгляды и сомнения, так и свойства моего характера — постоянное стремление к работе за гранью риска. И чем больше становилась опасность, тем интереснее становилась моя жизнь… Я привык ходить по острию ножа и не мыслил себе другой жизни».
Впрочем, было бы неверно утверждать, что это решение далось ему легко. Вот что он заявил после своего ареста:
«Практически с самого начала моего сотрудничества с ЦРУ я понимал, что совершил роковую ошибку, тягчайшее преступление. Бесконечные терзания души, продолжавшиеся весь этот период, так изматывали меня, что я неоднократно сам был готов явиться с повинной. И только мысль о том, что станет с женой, детьми, внуками, да и страх перед позором останавливали меня, и я продолжал преступную связь, или молчание, чтобы хоть как-нибудь отсрочить час расплаты».
Но все его американские операторы отмечали, что он денег получал немного, не более трех тысяч долларов в год, которые ему передавали главным образом в виде электромеханических инструментов фирмы «Блек энд Деккер», пары рабочих комбинезонов, рыболовных снастей и ружей. (Дело в том, что в свободное время Поляков любил столярничать, а также коллекционировал ружья.) К тому же, в отличие от большинства других советских офицеров, завербованных ФБР и ЦРУ, Поляков не курил, почти не пил и не изменял жене. Так что сумму, полученную им от американцев за двадцать четыре года работы, можно назвать маленькой: по приблизительной оценке следствия она составила около девяноста четырех тысяч рублей по курсу 1985 года.
Но так или иначе, с ноября 1961 года Поляков стал передавать американцам информацию о деятельности агентуры ГРУ и в США, и в других западных странах. Причем уже на второй встрече с агентами ФБР перечислил всех офицеров ГРУ, работавших под дипломатическим прикрытием в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке.
Считается, что уже в самом начале своей работы на ФБР Поляков выдал Д. Данлапа, штаб-сержанта в АНБ, и Ф. Боссарда, сотрудника министерства авиации Великобритании. Однако это маловероятно. Данлапа, завербованного в 1960 году, вел оперативный офицер из вашингтонской резидентуры ГРУ, и его связь с советской разведкой была раскрыта случайно, во время обыска в его гараже уже после того, как он покончил жизнь самоубийством в июле 1963 года. Что же касается Боссарда, то в действительности отдел разведки ФБР ввел в заблуждение МИ-5, приписав полученные сведения ТОПХЭТУ. Это было сделано для того, чтобы обезопасить другой источник из числа сотрудников ГРУ в Нью-Йорке, известный под псевдонимом НИКНЭК. (Под этим псевдонимом в ФБР значился Н. Чернов.)