Тяга к знаниям привела Лысенкова в 1935 году в аспирантуру Московского государственного педагогического института по кафедре новой истории. Молодой аспирант работал над программой кандидатского минимума, настойчиво изучал немецкий и французский языки, все экзамены сдал на «отлично».

Лысенков упорно трудился над пополнением и расширением теоретических знаний. Пытливый ум, трудолюбие, широкий диапазон интересов и большие способности отличали Николая Петровича, поэтому не случайно на него пал выбор при отборе кандидатов для работы во внешней разведке органов госбезопасности.

Время было напряженное, ощущалось приближение военной грозы, и разведке предстояло решать сложные задачи, которые выдвигались самой жизнью. После короткой подготовки в Центре Лысенков в 1939 году выехал на работу в Латвию. Молодой разведчик сразу же ощутил сложность обстановки, которая была характерна в то время для Латвии, где у власти находилось профашистски настроенное правительство Ульманиса.

Едва Николай Петрович освоился со спецификой работы в Латвии, как последовал перевод его на работу в Финляндию, где обстановка была еще более сложной.

Будучи корреспондентом ТАСС, Лысенков решал и возложенные на него оперативные задачи. Целеустремленность и упорство позволяли молодому разведчику устанавливать интересные контакты. В Центре работа Лысенкова оценивалась как результативная.

За время работы в резидентурах в Латвии и Финляндии произошло становление Николая Петровича как разведчика.

Как свидетельствовали его соратники, залогом его успехов не в последнюю очередь являлся его общительный, открытый характер, умение интересно вести беседу. Люди тянулись к нему.

В Финляндии Лысенков работал вплоть до ее вступления в войну на стороне фашистской Германии.

Будучи сотрудником центрального аппарата внешней разведки в тревожные будни первого, самого трагического периода Великой Отечественной войны, Николай Петрович рвался на фронт, но его нагружали новой и новой работой.

В 1943 году его направили в тегеранскую резидентуру. Там он принимал участие в решении задач по обеспечению безопасности работы Тегеранской конференции руководителей трех держав — участниц антигитлеровской коалиции.

В Тегеране Николай Петрович прошел школу работы под руководством таких разведчиков, как Иван Иванович Агаянц, который был в те годы резидентом, и Павел Матвеевич Журавлев, который сначала был заместителем у Ивана Ивановича, а после отъезда Ага-янца возглавил резидентуру.

Имея на связи полтора десятка источников, он широко использовал их для получения разведывательной информации и оказания выгодного для СССР влияния на правительственные круги Ирана.

В тегеранской резидентуре Николай Петрович развил и навыки вербовочной работы, используя возможности прикрытия. А он тогда занимал в Тегеране должность заведующего консульским отделом посольства.

За успешное выполнение разведывательных заданий в Иране Н.П. Лысенков в ноябре 1944 года был награжден орденом «Знак Почета».

В 1945 году он был назначен заместителем резидента во Франции. Во главе парижской резидентуры стоял тогда Иван Иванович Агаянц. Сложился дружный и работоспособный руководящий тандем.

В Париже ярко раскрылся талант Николая Петровича. Хорошо изучив обстановку в послевоенной Франции, он умело строил работу с иностранцами и добился положительных результатов в оперативной работе.

После отъезда Агаянца в Москву Лысенков возглавил парижскую резидентуру. Его личная активная работа по созданию агентурных позиций в Париже служила наглядным примером для молодых разведчиков, и коллектив трудился весьма плодотворно.

Высок был авторитет Советского Союза в послевоенные годы, и состав парижской резидентуры создал хорошие возможности, которые позволяли регулярно добывать ценную информацию, включая документальную.

Один из ее бывших сотрудников вспоминал, как благодаря умелой работе с одним из источников ему удалось выполнить срочное задание Центра — добыть важные документы, касавшиеся «плана Маршалла».

«Естественной была радость Николая Петровича, радость за меня, — вспоминал разведчик. — Но резидент предостерег от зазнайства и предложил глубже изучать связи источника». И работа в этом направлении принесла резидентуре новые успехи.

Возвратившись в 1950 году в Москву, Николай Петрович получил назначение на должность заместителя начальника одного из управлений внешней разведки. Это было признанием его заслуг и опыта.

Итак, выдвижение. А ведь незадолго до того Николай Петрович в одной острой ситуации, не позволявшей медлить и посоветоваться с Центром, принял решение на свой страх и риск. Об этом руководство разведки доложило тогдашнему министру госбезопасности, и Берия предложил «выгнать с работы Лысенкова». Но жизнь показала верность этого решения. Разведчик обеспечил государству на долгие годы канал получения важной и нужной информации.