Коминтерновские дела были Трилиссеру не в новинку. Еще в декабре 1922 года решением оргбюро ЦК он был включен в «постоянную нелегальную комиссию исполкома Коминтерна». Задача состояла в том, чтобы помочь компартиям научиться действовать в нелегальных условиях: разрабатывались средства связи в условиях строжайшей конспирации, шифры, методы создания тайных типографий.
Как руководитель иностранного отдела Трилиссер тесно сотрудничал с отделом международных связей исполкома Коминтерна, который ведал переброской партийных агентов за границу и их нелегальной работой. Трилиссер информировал аппарат Коминтерна о ситуации в той или иной стране, предупреждал об ожидаемых арестах, о путях перехода границы.
13 мая 1922 года Трилиссер писал руководителю отдела международной связи Иосифу Ароновичу Пятницкому:
«Некоторые из материалов, получаемые от наших резидентов из-за границы, могущие интересовать Коминтерн, мы направляем Вам. Я бы просил каждый раз по получении от нас таких материалов, давать свои заключения по ним и сообщать имеющиеся у вас сведения по вопросам, затронутым в этих материалах».
В свою очередь, Пятницкий обращался к Трилиссеру со своими заботами:
«в целях сокрытия нашего учреждения при получении валюты из Госбанка нам необходимо, чтобы получатель валюты был бы снабжен фиктивным удостоверением. Поэтому просим вас выдать ему удостоверение либо в том, что он сотрудник по ответственным поручениям ИНО, либо от какого-нибудь крупного треста, если таковые у Вас имеются».
В исполкоме Коминтерна секретариат Трилиссера ведал связями с компартиями Польши, Финляндии, Литвы, Латвии и Эстонии.
Кроме того, он занимался финансами Коминтерна и курировал отдел международных связей (с 1936 года – служба связи секретариата). Аппарат Трилиссера состоял из одиннадцати человек, в том числе из представителей подведомственных партий. Служба связи занималась среди прочего отправкой добровольцев в Испанию. Шифровальную часть в 1937 году у Трилиссера забрали и подчинили напрямую председателю исполкома Коминтерна Георгию Димитрову.
Когда начались массовые репрессии, Трилиссера-Москвина привлекли к чистке аппарата Коминтерна. Секретариат исполкома в январе 1936 года образовал «комиссию по проверке квалификации работников аппарата». Возглавил комиссию старый чекист Трилиссер. Проверяли не профессионализм, а политическую благонадежность. Частый вердикт: «снять с работы в аппарате ИККИ». В 1937 году появилась уже «особая комиссия по проверке работников аппарата ИККИ» – тройка в составе Димитрова, Трилиссера и Дмитрия Захаровича Мануильского, еще одного члена президиума и секретаря исполкома Коминтерна.