Сложная и ответственная работа выпала Агаянцу и его сотрудникам накануне и в ходе Тегеранской конференции руководителей трех союзнических государств, состоявшейся в конце 1943 года. Советской разведке во главе с её главным резидентом в Иране удалось переиграть Отто Скорцени, готовившего покушение на лидеров СССР, США и Великобритании, и разрушить замыслы террористов.
После Ирана, в 1946 году, Иван Иванович вновь выезжал в Париж, теперь уже в качестве резидента. Однако по состоянию здоровья командировка не была продолжительной (дал себя знать хронический туберкулез, которым этот энергичный и жизнестойкий человек страдал с середины тридцатых годов).
В то время в Париже проходила вторая сессия Совета министров иностранных дел СССР, США, Великобритании и Франции, готовившая проекты договоров для предстоящей Мирной конференции. Ивану Ивановичу пришлось организовывать работу по оказанию помощи советской делегации, которую возглавляли В.М. Молотов и А.Я. Вышинский.
Парижская резидентура под руководством Агаянца активизировала работу: был расширен круг источников за счет хорошо осведомленных людей, приобретены новые ценные агенты и доверительные связи. Сотрудникам резидентуры удалось добыть секретный вариант плана Маршалла, который дал возможность советской делегации строить свою работу с учетом политических целей США в Европе.
Только этих результатов, достигнутых за год работы Агаянца во главе резидентуры, хватило бы для того, чтобы оценить его как крупного разведчика, внесшего большой вклад в укрепление позиций СССР на международной арене.
С 1948 года Агаянц работал на руководящих должностях в центральном аппарате внешней разведки — начальником Управления Комитета информации, начальником кафедры Высшей разведывательной школы. В 1959 году возглавил Службу активных мероприятий. В середине 1960-х годов газета «Нью-Йорк геральд трибюн» сообщала, что ЦРУ направило в Конгресс США доклад, в котором, в частности, указывалось, что «осуществлению многих оперативных мероприятий американских спецслужб активно мешает деятельность управления советской внешней разведки, возглавляемого генералом Агаянцем». В 1967 году И.И. Агаянц был назначен заместителем начальника Первого главного управления КГБ при СМ СССР (внешняя разведка).
За успехи в разведывательной деятельности генерал-майор Агаянц был награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Трудового Красного Знамени, Отечественной войны 2-й степени, двумя орденами Красной Звезды, многими медалями, а также нагрудными знаками «Заслуженный работник НКВД» и «Почетный сотрудник госбезопасности». 12 мая 1968 года Ивана Ивановича Агаянца не стало.