В 1958 году Голицын получает уже звание майора и работает в отделе ПГУ, занимающемся НАТО, а в 1960 голу его направляют под дипломатическим прикрытием в Финляндию на должность сотрудника линии KP (внешняя контрразведка) хельсинкской резидентуры. По сложившейся практике в документах Голицына значилась уже новая фамилия — Климов, а в его обязанности входила работа против «главного противника» — США. Помимо этого, он занимался и обеспечением безопасности нелегалов, как работающих в самой Финляндии, так и следующих через нее транзитом. Так, в мае 1961 года он провел две встречи с Логиновым, нелегалом КГБ, проходившим стажировку в Финляндии. Но у Голицына вновь не сложились отношения с коллегами, особенно с резидентом В.В. Зениховым, который, по словам Голицына, не понимал самой сути контрразведки. В результате неясное желание бежать на Запад превратилось в обоснованную необходимость. К середине 1961 года он открылся своей жене и они договорились совершить побег после приезда на каникулы дочери, учившейся в школе в Москве.
Двадцать второго декабря 1961 года Голицын в сопровождении жены и дочери явился на квартиру Френка Фрайберга, резидента ЦРУ в Хельсинки, и попросил политического убежища. Он потребовал немедленно переправить его в США, так как, по его словам, КГБ начало на него охоту. В тот же вечер восьмичасовым рейсом Фрайберг вывез Голицыных в Стокгольм, сообщив в Ленгли о скором прибытии в Вашингтон «перебежчика из КГБ». Однако, узнав, что рейс на США отправляется из международного аэропорта Стокгольма, Голицын категорически отказался ехать туда и вынужден был два дня жить на конспиративной квартире, пока Фрайберг не позаимствовал самолет атташе ВВС США и не переправил на нем Голицына с семьей во Франкфурт. Во Франкфурте Фрайберг с Голицыными поднялись на борт самолета ВВС, который должен был доставить их в США. Но в старом бомбардировщике времен Второй мировой войны дочь Голицына на высоте четыре тысячи метров стала задыхаться, и Фрайберг приказал возвращаться во Франкфурт. Там Голицыным выправили новые документы, и на следующий день они вылетели на самолете компании «Пан-Америкэн», следующем через Лондон в Нью-Йорк. Но сразу после приземления в Лондоне самолет окружили сотрудники службы безопасности, ибо поступило сообщение о якобы заложенной в нем бомбе. Фрайбергу удалось убедить англичан оставить Голицыных на борту самолета, тогда как все другие пассажиры покинули салон. В конце концов самолет вылетел в Нью-Йорк, но треволнения Фрайберга и Голицына на этом не закончились. Нью-Йорк был окутан плотным туманом, и самолет был вынужден приземлиться на Бермудах, где Голицыны оставались всю ночь. Лишь на следующий день Голицыны с Фрайбергом наконец добрались до Нью-Йорка. Там их встретили сотрудники ЦРУ и доставили Голицына с семьей в конспиративный дом на севере штата Вирджиния.