1927年2月，佐尔格以共产国际特派员的身份驻斯堪纳亚半岛，“搜集有关斯堪的纳维亚各国共产党、经济、政治以及一切可能发生的重大问题情报”。

1928年7月，佐尔格出席共产国际第6届世界代表大会。不久，苏军情报部部长别尔津招用佐尔格，在接受严格的特种训练后，1929年，佐尔格加入红军总司令部4局（负责军事情报工作），此后他终生服务于这一部门。同年，佐尔格前往英国旅行，“研究英国的工人运动、共产党的地位与政治、经济状况”。同年11月，佐尔格回到德国，他经介绍加入了纳粹党，不再从事左翼活动。为了掩藏他的间谍活动，在报社找到一份工作。

1930年1月，佐尔格被派往国民党统治下的中国，搜集有关中国局势问题的情报。佐尔格取道柏林、从德国农业报编辑部里搞到一封介绍信，然后以该报记者的身份来到上海，拜见德国驻上海总领事馆工作人员，结识德国《法兰克福日报》记者艾格尼丝·史沫特莱以及其他一些国际知名人士，很快建立间谍网，其中就包括史沫特莱，广泛搜集各种情报。史沫特莱又将佐尔格介绍给日本的《朝日新闻》记者尾崎秀实，后来，尾崎秀实同意加入佐尔格的间谍网。佐尔格通过收买在南京政府工作的德国工程师、无线电通信军官施特尔茨的中国太太，掌握了国民政府（1927～1949）南京总司令部及其所属部队的无线电通信密码、德国军事顾问相互之间的无线电通信密码和1本德国军事顾问与国民党政府进行联络的电话号码。此后，大量有关中国问题的情报源源不断地飞往莫斯科。与此同时，佐尔格以记者和农业专家的身份，得以方便地环游中国，向中国共产党通报国民党军队的动向，对中国革命起了一定的作用。如他将有关国民党引进新式武器的情报通报中国共产党，在国民党尚未投入使用时，红军便熟悉了这种武器。

1931年，佐尔格又成功地用金钱贿赂中国国民党政府内有关人员的办法，营救出在中华全国总工会工作的国际革命者劳伦斯夫妇。

1932年2月，佐尔格完成在中国的使命，经海参崴回到莫斯科，受到有关部门的热烈欢迎。1933年4月的一天，佐尔格奉命来到别尔津的办公室。别尔津问他对今后的工作有什么考虑，佐尔格激动地说：“在东京我也许能干点事。”这正中别尔律的下怀。自从20年代日本干涉苏俄革命起，苏联一直把日本当作东方最危险的敌人。“九·一八”事变后，苏联决定在日本组建情报网，别尔津正打算把这个任务交给佐尔格，两人一拍即合。经过具体的筹划，佐尔格决定取道德国到日本。柏林是佐尔格的第二故乡。佐尔格通过熟人和朋友从《法兰克福日报》编辑部弄到驻东京特派记者的身份证，从国家社会主义理论刊物《地缘政治》编辑部里搞到进见日本驻美国大使出渊先生和德国驻东京大使馆外交官的介绍信，从《每日展望》编辑部里搞到进见德国临时助理武官尤金·奥特的介绍信。他们都把佐尔格说成政治上完全可靠的人。

1933年5月，苏联决定派佐尔格建立在日本的间谍网。7月，佐尔格又到华盛顿拜见日本驻美国大使出渊先生，从他那里获得进见日本外务省情报司司长天羽荣二的介绍信。9月6日，佐尔格怀揣各种高级介绍信，抵达横滨。他受到上级的警告，不要同处于地下状态的日本共产党或东京的苏联大使馆进行联系。

在东京，佐尔格首先拜访德国驻日大使馆的外交官奥特，他俩一见如故。临别之际，使馆的人员说要介绍佐尔格进见外务省的人员，佐尔格颇为得意地说：“我兜里揣着给天羽的信，因此不再需要给日本外务省的介绍信了。”次日，佐尔格便去外务省拜见天羽荣二。天羽在他每周举行一次的记者招待会上，介绍佐尔格与日本记者和外国驻日记者见面。佐尔格抓住这个机会，广泛开展活动。

不久，一个潜伏在日本的苏联谍报组织“拉姆扎”小组成立了，成员有南斯拉夫籍的勃兰科·伏开利克（苏共党员）、德国人马克斯·克劳森（苏共党员）、日本人宫木佑德（美共党员）、尾崎秀实（日本《朝日新闻》记者）等。到1941年11月，这个小组发展成为由39人组成的国际性组织。1933年10月，佐尔格又加入纳粹党，进一步获得工作的便利条件。1935年7月，佐尔格搞到一份关于日本陆军体制、领导人、内部派系等内容的情报，“拉姆扎”小组初战告捷，佐尔格兴高采烈地绕道美国、法国、波兰回莫斯科报告了工作情况。佐尔格在集中精力搞情报工作的同时，自然不会忘记自己是“记者”。他凭借自己敏锐的观察力和准确的判断力，给《法兰克福日报》发回不少高质量的稿件，使自己在德国的声誉日增。

1936年，日本国内发生二·二六事件，1400名日本下层官兵举行叛乱。日本当局对政变内幕严加封锁。苏联指示“拉姆扎”小组摸清其中内情，掌握日本局势的动向。佐尔格驱车来到奥特武官的办公室。奥特把他拉入一间密室，说：柏林要求尽快摸清二·二六事件的内情和日本政局的发展动向。说罢，随手递了一些零散材料给他。佐尔格带着材料回到自己的卧室，与宫木、尾崎等收集的情报放在一起分析，然后写了一份研究报告，大意是：日本政局不会因此发生大的变化。这份材料分别被送到柏林和莫斯科，双方都感到很满意。奥特因此受到柏林的嘉奖，佐尔格因此得到任何时候都可以阅读使馆所有文电材料的特权。

1937年7月7日，中国抗日战争全面爆发，莫斯科指示佐尔格搜集有关情况，预测战争前途。同月，佐尔格以记者的身份到沈阳、张家口、南京等10多个中国城市及其附近乡村采访中日军人、老百姓和中国抗日组织的领导人，他访问南京时，正值侵华日军对南京进行大屠杀，于是他拍摄了大量关于日军罪行的照片并传回德国，我们2013年看到的很多照片都是他拍摄的。他综合有关情报，最后向苏联报告：战争将是长期的、日本难以取胜。斯大林参考佐尔格的报告，决定援华抗日，让中国拖住日本，减轻日本对苏联的压力。

1938年5月，苏联远东军区留希科夫少将越过中苏边境向日本方面叛逃。叛逃者立即被押到东京。留希科夫是负责苏联远东情报事务的高级官员，除掌握大量苏军机密情报外，还掌握苏联谍报通信的密码，一旦被日本人获取，后果十分严重。由于佐尔格是单线与总部联系的，留希科夫没有掌握他的情况。因此，莫斯科致电佐尔格：尽一切可能得到“Y”（留希科夫的代号）的情况。佐尔格原打算在审讯他以前把他干掉，但由于日本军部对他严加保护而无法接近。怎么办？正当他百思不得其法的时候，奥特少将给他来电话说有要事相商。佐尔格立即驱车前往。奥特开门见山地说：明天日本人要正式讯问留希科夫。为了表示德日友好关系，日本特高课同意柏林派特别调查组参加讯问，柏林指示他俩前去。佐尔格表面故作震惊，立即表示服从。审讯过后，佐尔格立即向莫斯科发出一份密电：熊已被解剖，兽医掌握了它的神经脉络和五脏器官位置。莫斯科接到电文后，知道留希科夫已将苏军在远东的情况和远东谍报密码交给日本人，立即采取补救措施，堵住缺口。

1938年，日苏关系十分紧张。佐尔格从日本社会的种种事件和收集到的有关材料分析得出结论并报告莫斯科；关东军正在积极准备向苏联发动武装入侵。苏军为此加强了战备。诺门坎之战前夕，关于关东军部署、武器装备、战争物资的运输等详细情报，又及时送到了莫斯科。开战后，苏军获胜。日本被迫与蒙古人民共和国签订停战协定。

1939年9月1日，德军进攻波兰。几个月前，有关这个问题征兆的报告同样送到了莫斯科，遗憾的是没有引起苏联的重视。

1941年5月，德国新任驻泰国大使馆陆军武官肖尔中校来到东京。作为佐尔格的朋友，他向佐尔格透露了希特勒可能将于6月20日或推迟二三天进攻苏联的情报。佐尔格彻底摸清情况后，用无线电通知莫斯科：德国将于6月22日进攻苏联，兵力为170-190个师。

1941年8月23日，日本最高统帅部在东京开会，作出“今年不向苏联宣战”的决定。佐尔格立即向莫斯科报告了会议情况。斯大林从东线抽调准备用于对付日本进攻的11个步兵师约25万人到西线作战，将德军遏制在莫斯科城下。

约在1941年10月中旬，佐尔格又向莫斯科报告：日美关系相当紧张，日本不可能几周内向苏联开战。

佐尔格的所作所为早就引起了日本宪兵和特高课的注意。但日本碍于日德友好而佐尔格是德国大使馆的贵宾，不敢轻易下手。东京警察厅曾将他的情人石井花子叫去盘问。花子说这纯粹是信口雌黄，根本没有这回事。实际上，佐尔格从未跟她透露过自己的真实身份。佐尔格知道石井花子被传讯后十分震惊，但表面故作镇静，并大胆而礼貌地批评警察厅打扰了一位盟国朋友，弄得警察厅长十分尴尬，只好赔礼道歉。然而，警察厅并没有就此罢休，决心从打击日本共产党入手，警察厅首先拘留了曾于1939年被捕的日共党员伊东立的管家青柳喜久代，通过她供出了北林智子，北林智子在受审时无意中提到了宫木的名字。日本当局立即逮捕宫木，宫木受刑不过，于10月12日招出佐尔格及其他小组成员。于是，佐尔格“拉拇赛”小组的全体成员均被逮捕。

1941年10月14日，尾崎秀实被捕。佐尔格接到警告，秘密警察正在逼近他，他决定同他在当地酒吧结识的日本情人一道离开。不过，一个小错误使他付出了沉重代价。他没有烧毁警告他的纸条，而是将它扔在路旁。尾随他的警察迅速地拾起了这张作为他罪证的纸条。

1941年10月18日，佐尔格的谍报网暴露，在东京他情人的家中被日本警察特高课逮捕。最初，由于他的德国侨民和纳粹党员身份，日本人相信佐尔格是一名Abwehr成员。不过，Abwehr组织否认佐尔格是其成员。虽然经受了严刑拷打，他还是否认所有与苏联的关系。由于苏联政府和佐尔格本人都否认苏联间谍的身份，佐尔格未能与日本战俘进行交换。他被监禁在巢鸭监狱。

1944年11月佐尔格于东京被秘密绞死，终年49岁。尾崎秀实也在同一天早些时候被绞死。最初，他被埋葬在巢鸭监狱的墓。1949年，他的情人石井花子将他的遗体迁葬于东京多磨陵园17区1种21侧16番，石井花子在去世前，经常前去扫墓，她在2000年死后与其合葬。

佐尔格是193年秋肩负前苏联情报机构的使命、以德国媒体记者的身份进入日本东京的。前苏联情报机构负责人别尔津给他的任务是摸清日本对前苏联的意图。佐尔格在日本住了8年，领导他的情报网获取了大量情报。他的最主要贡献体现在两个方面。

一是预报了纳粹德国1941年6月22日进攻前苏联的阴谋以及进攻的精确时间。他从1940年11月18日至1941年6月1日，在战争爆发前半年多时间里，先后6次向莫斯科发出了一系列密电，提出“希特勒准备发动对苏战争”的警报，特别是1941年5月31日他向莫斯科急电：“战争将于6月22日凌晨爆发！”并再次密电莫斯科：“预计德国军队将采取侧翼机动和迂回机动，并企图包围和孤立某些集团军。”可惜的是斯大林没有相信佐尔格的情报，使前苏联在战争初期蒙受了巨大损失，否则第二次世界大战的历史会因这几封电报而重新改写。

二是在列宁格勒、莫斯科陷入德军的重重包围，德、意、日签著了军事同盟，德国要求日本从远东进攻前苏联，前苏联处在腹背受敌的危急时刻，他于1941年9月6日致电莫斯科：“只要远东红军保持一定的战斗力，那么日本就不会发动进攻。”1941年10月4日又电告莫斯科：“苏联的远东地区可以认为是安全的，来自日本方面的威胁已排除。日本不可能发动对苏战争，相反，日军将在几周内向美国开战。”正是由于这两封电报，使斯大林下决心将前苏联远东集团军中11个师25万人、近千辆坦克、一千多架飞机，西调参加了莫斯科保卫战，并于1941年的12月6日向德军发起大反攻，击溃德军50个师，毙伤德军38万多人，取得了反法西斯战争第一个大胜利，从此宣告了德军进攻前苏联的“巴巴罗萨”计划的失败。佐尔格的情报不仅对保卫前苏联起了重要作用，对拯救全人类少遭法西斯蹂躏也起了重要作用。

道格拉斯·麦克阿瑟将军评价：理查德·佐尔格具有一个伟大人物的所有品格——精神力量、敏锐地评判事件的才能、勇敢而不失谨慎、坚定不移的果断。他本来可以成为一个杰出的统帅和非凡的外交家。

苏联内务人民委员会驻日机构的报告评论谍报员佐尔格在道德上不稳定，酒精和女人在他的生活中占有相当的位置，经常在情色区看见他，他也经常吹嘘自己的艳遇。

康文久评价：理查德·佐尔格是反法西斯隐蔽战线上耀眼的明星，以其坚定的马克思主义信念、敏锐的预见力和高超的信息搜集与分析才能，向莫斯科提供了有关苏德战争的大量重要情报，因而名垂青史。

学者雪霁在《间谍佐尔格》中提到，在间谍史上，佐尔格是个独一无二的人物。他既没更名改姓、乔装易容，也没为窃取文件撬过保险柜，更没有窃听过电话。他真正的职业是记者、时评家、历史学家和政治理论家，而这恰恰使他成为一个传奇。

佐尔格49年的生命有26年在德国度过，9年在苏联，2年在中国，12年在日本。他能够流利地说7种语言。20世纪三十世纪初，佐尔格离开中国时，已经是一名“中国通”。他在生命的最后时光里说道：“如果不是为了崇高的事业，我将在中国一直呆下去，我已深深地迷恋上这个国家了。”在上海这个远东谍报中心和中国这个情况复杂的熔炉里历练3年，对佐尔格的谍报生涯来说是意义非凡的。

为了纪念理查德·佐尔格，苏联的一艘油船、莫斯科的一条街道以佐尔格命名。

1965年，苏联还发行过佐尔格纪念邮票。

在佐尔格的岀生地巴库，有一座纪念他的公园，其中的浮雕突岀了一双“暗中观察”的眼睛一这正是这位谍王的人生写照。

东京多磨陵园中的佐尔格之墓。佐尔格墓碑上第一次刻的碑铭是：“这里安葬着将自己的生命献给反对战争、保卫全世界和平的斗争的英雄。”