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 Герберт Гольновиз отдела абвера-П, 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-запад-ной части Черного моря.