В январе 1981 года Ханссен был переведен из Нью-Йоркского регионального офиса в штаб-квартиру ФБР в Вашингтоне, где с 1983 года он начинает работать в аналитическом отделении, занимающемся СССР. Там он получил доступ к информации практически обо всех операциях, проводимых ФБР против советских представителей в США.

В начале 1985 года Ханссен вернулся в Нью-Йоркский региональный офис ФБР, где занял должность начальника бригады наружного наблюдения отделения контрразведки. Главной задачей этой бригады была слежка за сотрудниками советской миссии при ООН. Кроме того, в служебные обязанности Ханссена входила выработка рекомендаций для отдела спецопераций, который непосредственно проводил задержания и аресты. Скорее всего, именно это обстоятельство привело его к решению возобновить контакты с КГБ.

4 октября 1985 года Ханссен пришел в почтовое отделение Центрального вокзала, откуда направил сотруднику советского посольства Виктору Дегтярю, проживавшему в городе Александрия, штат Вирджиния, запечатанный пакет. В пакете находился конверт с надписью: «Не вскрывать! Немедленно передать этот конверт запечатанным Виктору Ивановичу Черкашину».

Ханссен прекрасно знал, кому отправлять письмо. Дело в том, что Виктор Дегтярь был сотрудником линии «КР» (внешняя контрразведка) вашингтонской резидентуры ПГУ КГБ и работал под дипломатическим прикрытием. Он в тот же день передал запечатанный конверт Черкашину, который был его непосредственным начальником.

В своем послании Ханссен предлагал в ближайшее время переслать Дегтярю пакет с секретными документами, за которые просил 100 тысяч долларов. Кроме того, он сообщал о вербовке американскими спецслужбами сотрудников КГБ Бориса Южина, Сергея Моторина и Валерия Мартынова. Письмо было анонимным, что мотивировалось соображениями безопасности.

И действительно, 16 октября Дегтярь получил обещанный пакет документов, который сразу же привез в посольство Черкашину. Что же касается Южина, Моторина и Мартынова, то об их измене КГБ уже было известно от завербованного весной того же года Олдрича Эймса. Однако материалы Ханссена давали возможность перепроверить эту информацию.

В результате в ближайшее время все трое предателей были арестованы. При этом Моторин и Мартынов были приговорены к высшей мере наказания и расстреляны, а Южин осужден на 15 лет лишения свободы. И разумеется, в феврале 1992 года указом президента России Б. Н. Ельцина он был амнистирован и вернулся в Москву. А в 1994 году вместе с женой и дочерью Южин выехал в США. В настоящее время он проживает в Калифорнии.

Кроме того, судя по предъявленному Ханссену обвинительному заключению, он сообщил КГБ еще о шести сотрудниках советских спецслужб, завербованных американцами. Однако когда это произошло и кто конкретно имеется ввиду, пока не сообщается.

Поскольку одним из условий своего сотрудничества с КГБ Ханссен поставил свою полную анонимность, контакт с ним поддерживался исключительно через тайники. В них он закладывал контейнеры с информацией (чаще всего на компьютерной дискете) и оттуда забирал пакеты с инструкциями, а также свои «гонорары». Всего за 15 лет сотрудничества Ханссен передал советской, а затем и российской разведке 27 писем и 22 контейнера с информацией. При этом часть материалов он передал на 26 компьютерных дискетах. В свою очередь, для Ханссена было сделано 33 закладки с инструкциями, деньгами и драгоценностями.

Как утверждают в ФБР, за все время работы Ханссена на КГБ и СВР ему заплатили 1,4 млн. долларов. Впрочем, переданная им информация этого стоила. Пользуясь своей репутацией вдумчивого и добросовестного работника, Ханссен просиживал на работе круглые сутки и никогда не отказывался помочь своим коллегам. В результате он сумел получить доступ ко всем материалам общенациональной базы ФБР и благодаря этому имел возможность сообщать своим советским кураторам сведения о проводимых родным ведомством операциях против сотрудников резидентур КГБ и ГРУ в Нью-Йорке, Вашингтоне и Сан-Франциско, о системе электронного слежения за иностранными дипломатами в США, и самое главное, данные о сверхсекретной компьютерной сети, объединяющей нью-йоркские отделения всех подразделений Разведывательного сообщества США.

В 1987 году Ханссена вновь перевели в штаб-квартиру ФБР – на должность начальника отдела анализа разведданных по СССР. Позднее он возглавил программу по борьбе с советским научно-техническим шпионажем в США. Это назначение значительно расширило профессиональные возможности Ханссена. Так, являясь специалистом в области программирования, он разработал автоматическую систему телетайпа, которую ФБР использовало для расшифровки сообщений своих агентов, и имел к ней свободный доступ. При этом он не только передавал эти сообщения в Москву, но, более того, однажды открыто подключил советского разведчика к секретной компьютерной сети, объяснив потом свои действия тем, что проверял систему защиты. А в 1988 году Ханссен передал в Москву сверхсекретный доклад ФБР, в котором назывались десятки имен и фамилий агентов советской разведки, согласившихся работать на США. Ответом на это было благодарственное письмо, подписанное начальником ПГУ КГБ Владимиром Крючковым.

В 1989 году Ханссен в буквальном смысле спас от тюрьмы высокопоставленного советского агента в Госдепартаменте США Феликса Блоха. За последним уже давно велось наблюдение, но по настоянию Ханссена его арест был отложен на несколько недель, благодаря чему Блох сумел уничтожить все компрометирующие его документы. В результате у ФБР не оказалось доказательств для передачи дела в суд, и Блоха просто тихо отправили в отставку.

Одним из наиболее важных сообщений, переданных Ханссеном в Москву, были сведения о тоннеле, проложенном ФБР и АНБ под зданием посольства СССР в Вашингтоне, и предназначенном для размещения прослушивающей аппаратуры. Благодаря своевременному предупреждению советской стороной были предприняты соответствующие меры. В результате многомиллионные суммы, потраченные американцами на этот шпионский проект, оказались выброшенными на ветер – вплоть до 1995 года, когда эксплуатация тоннеля была прекращена, через его аппаратуру шла подготовленная нашими спецслужбами дезинформация.