Для проведения ледовой разведки 9 августа в Карское море первой из разведгруппы вошла подводная лодка U601 под командованием обер-лейтенанта Петера-Оттмара Грау. До этого, 25 июля, она попыталась проникнуть в губу Черная (южное побережье Новой Земли), а на следующий день совершила пиратское нападение на полярную станцию Малые Кармакулы (западный берег Новой Земли). В ту ночь на здешнем рейде находились только шхуна «Мурманец» и два гидросамолета ГСТ, принадлежавших ГУ СМП, которые уже несколько суток вели поиски транспортов из разгромленного атлантического конвоя PQ-17. Субмарина артогнем уничтожила оба гидросамолета, станционные постройки и склады. 1 августа у острова Междушарский она же потопила пароход «Крестьянин», который шел из Архангельска по маршруту: бухта Варнека (пролив Югорский Шар) – Малые Кармакулы – Хабарово – Нарьян-Мар.
С 9 августа лодка занималась исключительно ледовой разведкой. Через неделю, находясь в районе севернее мыса Желания, обер-лейтенант Грау сообщил командиру «Адмирала Шеера» о ледовой обстановке и получил приказ патрулировать в районе острова Белый – острова Диксон (центральная часть Карского моря).
24 августа на подходах к острову Диксон «601-я» торпедировала транспорт «Куйбышев» и расстреляла буксир «Медвежонок», которые, нарушив режим радиомолчания, по указанию администрации порта докладывали на Диксон о времени своего подхода к порту. Это было сделано, чтобы избежать обстрела прибывающих судов своими береговыми артиллерийскими батареями, для своевременного включения навигационных огней, готовности порта к принятию грузов и тому подобное. В результате суда до места назначения не дошли.
Следом за U601 в Карское море пришла подлодка U251 под командованием капитан-лейтенанта Хейнриха Тимма. 20 августа, пополнив запас топлива от тяжелого крейсера «Адмирал Шеер», «251-я» сразу же прошла в центральную часть Карского моря, чтобы отрезать транспортам возможный отход на север и северо-запад. На следующий день к операции «Страна чудес» подключилась подводная лодка U255 под командованием капитан-лейтенанта Рейнхарта Рехе.
Двумя неделями раньше «255-я» была направлена в район восточной части архипелага Шпицберген, чтобы здесь обеспечивать топливом разведывательные гидросамолеты, но после аварии с одним из BV-138 перешла к северной оконечности Новой Земли. Достигнув назначенного района, U255 приступила к патрулированию в северном проливе у мыса Желания. Ночью 25 августа она подошла к советской полярной станции и прямой наводкой из 88-мм орудия подожгла станционные сооружения. В ответ полярники открыли огонь из пулемета и винтовок. Когда, выполнив задуманное, лодка стала уходить на север, советские полярники произвели вслед несколько выстрелов из 37-мм орудия, однако ни один из снарядов в цель не попал. Уже 7 сентября «255-я» получила приказ срочно вернуться в Киркенес, а через двое суток была в базе.