В феврале 1941 года Л.Р. Квасников назначается начальником отделения научно-технической разведки.
По роду своей деятельности Квасников не порывал связей с наукой и внимательно следил за появлением новых научных достижений. Не прошел он мимо и открытия в 1939 году цепной реакции деления атомов урана-235, ведущей к созданию атомного взрывчатого вещества и оружия с его использованием. В этот же период он обратил внимание на тот факт, что со страниц американских научных журналов полностью исчезли имена видных ученых и какие-либо упоминания об их работах в области ядерной физики и атомной энергии. Появились и другие настораживающие моменты. В частности, внешней разведке органов госбезопасности СССР стало известно, что в Германии ведутся работы по созданию «сверхбомбы» с использованием энергии деления атомов.
Незадолго до вероломного нападения гитлеровской Германии на СССР Леонид Квасников становится инициатором направления в ряд резидентур внешней разведки, в том числе в Лондон, Нью-Йорк, Берлин, Стокгольм и Токио, письма-ориентировки, предусматривающего проникновение в ведущие центры ядерных исследований и добычу информации о работах крупнейших физиков-атомщиков. Одновременно в документе содержалось указание приступить к получению сведений о возможных работах на Западе по созданию атомного оружия.
Проблема эта была новой, неизвестной для советских разведчиков, работавших за рубежом. Однако первые же результаты подтвердили: Квасников дал очень точную ориентировку. Уже в сентябре 1941 года лондонская резидентура НКВД, которую возглавлял в то время Анатолий Горский, сообщила, что идея создания «урановой бомбы» приобретает в Англии реальные очертания. От одного из ее агентов—Джона Кернкросса («Лист»), входившего в ставшую в дальнейшем знаменитой «Кембриджскую пятерку» советских разведчиков, поступили документальные данные о том, что английское правительство серьезно прорабатывает вопрос о создании бомбы большой разрушительной силы.
Эти сведения содержались в докладе Уранового комитета от 16 сентября 1941 года, предназначенном британскому премьер-министру У. Черчиллю. В документе говорилось о начале работ по созданию в Великобритании и США атомной бомбы, о ее предполагаемой конструкции и о перенесении в США центра тяжести исследований и производства в связи с военной обстановкой в Европе. В докладе были также высказаны рекомендации Объединенного комитета начальников штабов (британского генштаба) о необходимости создания урановой бомбы в течение ближайших двух лет.
Следует подчеркнуть, что сведения, полученные «Листом», в дальнейшем сыграли важную роль в том, что Москва в конечном итоге озаботилась проблемой создания атомного оружия.