В 1944 году Управление стратегических служб США купило полторы тысячи страниц шифровальных блокнотов НКГБ, захваченных финнами еще в ходе "зимней войны" 1939/40 года. Надеясь использовать их в целях разоблачения советских агентов в США, начальник УСС Донован не доложил о покупке госсекретарю США Эдуарду Стеттиниусу. Но кто-то сделал это за него. В результате, по личному приказу президента Ф. Рузвельта, блокноты были переданы советскому послу А. Громыко. Конечно, копии Донован приберег у себя.

Вскоре представился еще один случай. Тайно проникнув в нью-йоркскую контору Амторга, ФБР выкрало оттуда шифроблокнот. И хотя его использованные страницы в соответствии с инструкцией были уничтожены, кто-то из нерадивых сотрудников оставил копии некоторых сообщений как в зашифрованном, так и в открытом виде.

Еще до окончания войны английская радиостанция в Австралии, занимавшаяся перехватом японских сообщений, стала «ловить» и советские сообщения. После капитуляции Японии она полностью переключилась на советские сети связи, которые хорошо улавливались. Специалисты быстро научились читать дипломатическую радиопереписку, не представлявшую большого интереса.

Гораздо серьезнее был радиообмен штаб-квартиры НКГБ в Москве с агентурой и резидентурами за рубежом. Эта переписка и мероприятия по ее расшифровке получили кодовое наименование «Венона». Но русскими применялись очень стойкие шифры, которые при правильном применении почти не поддавались вскрытию. Кроме того, многие важные, но не очень срочные документы направлялись не по радио, а через диппочту. Поэтому чтение перехватываемых радиосообщений приобретало особое значение.

В этих условиях именно побег Гузенко, покупка у финнов шифроблокнотов и операция с захватом шифротелеграмм в Амторге привели к решающему прорыву во вскрытии шифров НКГБ. Это удалось криптоаналитику Мередиту Гарднеру в 1948 году.

Однако английским и американским радиоразведывательным службам удалось прочитать лишь часть сообщений. Настоящие имена советских агентов отсутствовали, перехвачены были только их псевдонимы.

Поэтому, кроме криптоаналитиков, к «Веноне» пришлось привлекать аналитиков других разведывательных служб. Они «обсасывали» любую упоминавшуюся в шифрограммах деталь: регистрацию поездок, расписание морских рейсов, авиаперелетов, подробности жизни того или иного агента.

В 1948 году аналитики программы «Венона» после трехлетней работы обнаружили что-то общее между перехваченным в 1945 году сообщением советской разведки и телеграммой, которую тогда же Трумэн послал Черчиллю. Агента, предположительно передавшего текст телеграммы, звали «Гомером». Кроме того, в ходе операции «Венона» в телеграммах (с упоминанием "Гомера") были обнаружены приведенные дословно сообщения об англо-американских секретах в области ядерной энергетики.

Первые упоминания о «Гомере» были довольно расплывчатыми. Из них не только не вытекало, что он сотрудник английского посольства, но даже нельзя было сказать, гражданин ли он США или подданный Англии. Первоначально в круг подозреваемых, превысивший 7 тысяч человек, вошли практически все, кто имел или мог иметь доступ к трансатлантической связи.

Только к апрелю 1951 года список подозреваемых сузился до 9 человек. Упоминание о том, что «Гомер» дважды ездил в Нью-Йорк, чтобы навестить там свою беременную жену, и замечание, что он любит путешествовать, позволили англичанам проследить утечку информации до ее источника — первого секретаря их посольства в Вашингтоне Дональда Маклейна. Но прежде чем британские разведслужбы приняли решение допросить его, советская разведка уже знала об этом от Кима Филби. 17 мая 1951 года из Москвы Маклейну были посланы рекомендации покинуть Англию вместе с Гаем Берджесом. Ночью 25 мая Маклейн и Берджес бежали из Англии. Версий об их побеге несколько, но все они называют одну дату, на которую был назначен допрос Маклейна, — 28 мая. Он опередил своих преследователей на три дня.

В поисках «Гомера» операторам «Веноны» удалось выйти на еще одного очень важного советского агента, одного из главных "атомных шпионов".

Анализ отрывочных данных, полученных в ходе перехвата, показал, что некий агент обладал доступом к информации о секретных ядерных экспериментах. Таких людей были тысячи, но на данного агента была еще одна «зацепка»: его сестра училась в одном из университетов на Восточном побережье США. Подозреваемым оказался Клаус Фукс, ко времени разоблачения сотрудник британского ядерного центра. Существует несколько версий его разоблачения.

По одной из них, в учреждении, где он работал, была умышленно допущена «утечка» информации о том, что один из ученых является советским агентом. Психологический нажим на Фукса оказался столь сильным, что он сам вынужден был "явиться с повинной". Такой метод был избран, чтобы зашифровать «участие» "Веноны" в его разоблачении.

По другой версии, Фукс упоминался вместе со своей сестрой Кристель в секретных документах, похищенных Гузенко еще в 1945 году. Слежка за Кристель позволила выявить советского агента Гарри Голда, который признался, что одно время служил передаточным звеном между Фуксом и советской разведкой. Но при допросе Фукса ему сказали, что он задержан на основании радиоперехвата. Одна версия противоречит другой, но тут привлекает внимание незначительная деталь: в одном случае мнимая слежка «прикрыла» собою «Венону», в другом — наоборот.

В дешифрованном в 1950 году сообщении, которое было перехвачено еще в 1944 году, упоминался некий советский агент, работавший в научно-исследовательском атомном центре в Лос-Аламосе. Данные агентуры уточнили, что речь идет о Давиде Грингласе, брате Этель Розенберг. В июне 1950 года Гринглас признался в том, что он являлся советским агентом и при этом сотрудничал с мужем Этель Юлиусом Розенбергом. Тот якобы похвалялся, что руководит целой разведывательной сетью работавшей на СССР и поставлявшей в Советский Союз данные о разработках в области ядерной энергии и других научно-технических достижениях США.