Отец направлял сына по морской стезе, но под влиянием своей культурной матери он решил стать дипломатом. Благодаря положению отца он без труда поступил в элитный Московский государственный институт международных отношений и по окончании попал в ГРУ, в разведку ВМС. В военно-морской разведке он служил следующие три года.
Знаменательным для был 1953 год. Начать с того, что по возвращении в Москву он в этом году женился. Людмила происходила из высокопоставленной семьи. На встрече Нового 1953 года он познакомился с первым замминистра МГБ генералом Богданом Кубуловым, состоялся разговор о будущей карьере, и вскоре Носенко перешел во Второе главное управление, занимавшееся контрразведкой.
На протяжении последующих десяти лет он ходил зигзагом между Первым отделом этого управления, занимавшемся американцами, и Седьмым, созданным в 1956 году специально для вербовки западных туристов, приезжавших в Советский Союз. 1959 год был, похоже, урожайным для Седьмого отдела. Носенко писал потом: "В 1959 году мы сделали немало вербовок, среди них немало весьма интересных - профессора и учителя". Среди американцев, приехавших осенью того года был и человек, которому суждено было сыграть роковую роль в мировой истории, как и малом мирке Юрия Носенко. Это был Ли Харви Освальд, решивший тогда остаться в Советском Союзе, а после возвращения в Соединенные Штаты ставший убийцей президента Кеннеди.
Прежде чем подойти к роли Носенко в этой драме, проследим, как он постепенно склонялся к бегству на Запад. Согласно его рассказу, этот процесс начался во время его первого визита за границу. Это было в 1957 году, он выехал в Англию с группой спортсменов под фамилией Николаев как сотрудник Министерства культуры СССР. Он испытал впечатление, знакомое и по другим перебежчикам - от изобилия в магазинах и от явно более высокого уровня жизни трудящегося человека. Однажды он разговорился с водителем автобуса, и узнал, что у того свой дом, а не какая-нибудь комната в коммунальной квартире, и что его жене нет необходимости работать, так как его зарплаты хватает.
В 1957 Носенко ещё не готов был уйти, но решил пойти на ни к чему не обязывающий контакт. На приемах часто появлялся некий "мистер Саттон", которого резидентура КГБ считала сотрудником Ми5. Носенко подошел к нему и попросил сводить в типичный лондонский паб. Англичанин с радостью оказал ему эту услугу. Пару часов они пили пиво и болтали. В конце Носенко подарил ему баночку черной икры. Перед отъездом делегации англичанин подарил ему сверток. Носенко надеялся найти там какую-то записку, но нашел только лондонскую пивную кружку. Если "мистер Саттон" и был из контрразведки, то по-каким-то причинам воздержался от послания. С другой стороны, коллеги Носенко могли принять за контрразведчика обычного мистера Саттона.