В Москве Блюмкин, несмотря на покровительство начальника ИНО ОГПУ М.А. Трилиссера, оставался без дела.
Безделье закончилось в 1928 году когда Блюмкину поручили организовать нелегальную резидентуру на Ближнем Востоке. Сначала он должен был легализоваться в Стамбуле, а потом создать агентурную сеть в Палестине и Сирии для сбора информации о политике Англии и Франции на Ближнем Востоке и оказания помощи местному национально-освободительному движению.
В сентябре 1928 года Блюмкин с паспортом на имя персидского купца Якуба Султанова выехал на пароходе из Одессы в Стамбул, где приступил к выполнению задания. Он побывал в Палестине, Вене, Париже, а в марте приехал в Берлин. Там он и узнал о высылке из Советского Союза в Турцию Льва Троцкого.
Поэтому и принял решение немедленно возвратиться в Стамбул, куда он приехал 10 апреля 1929 года. 12 апреля у него состоялась первая встреча с сыном Троцкого Львом Седовым, а через четыре дня, 16 апреля, — с самим Троцким. Между ними имела место продолжительная беседа, во время которой Блюмкин заявил, что полностью передает себя в распоряжение Троцкого и составил для него рекомендации для организации личной охраны. Кроме того, поддерживая связь с Троцким через его сына Седова, Блюмкин передавал ему секретные материалы стамбульской резидентуры ОГПУ и сведения о деятельности поезда председателя Реввоенсовета в годы Гражданской войны, необходимые Троцкому для издания автобиографической книги «Моя жизнь». Направляясь в Москву, Блюмкин согласился передать письма Троцкого его сторонникам в СССР, и в частности К. Радеку.
Однако об этом стало известно Сталину, которому Радек сам сообщил о приходе к нему Блюмкина 10 октября и состоявшемся между ними разговоре. За Блюмкиным было установлено наблюдение, порученное, как утверждает Александр Орлов, сотруднице ИНО Елизавете Горской, которой якобы поручили соблазнить изменника.[2] Но последнее не соответствует действительности, так как роман между ними завязался 5 октября без всяких указаний сверху. Но 11 октября во время второй беседы с Радеком Блюмкин узнал, что тот сообщил об их разговоре Сталину. Блюмкин заметался в поисках спасения и даже предпринял попытку перейти на нелегальное положение. 12 октября он во всем признался Горской, которая посоветовала ему немедленно доложить о случившемся начальнику ИНО М. Трилиссеру, но сама сообщила о поведении Блюмкина заместителю М. Трилиссера М. Горбу только в понедельник 14 октября. М. Горб внимательно выслушал Горскую и посоветовал ей больше с Блюмкиным не встречаться.