Всей этой огромной работой занимались резидент Орлов, его заместители и сотрудники. Но у каждого в руководстве представительства НКВД был и свой участок работы. Так, Белкин поддерживал контакты с руководством испанского МВД, курировал работу особых отделов республиканской армии. Василевский был старшим советником Особого отдела Мадридского фронта, начальником оперативной группы НКВД. Вместе с Эйгингоном он руководил линией «Д» резидентуры НКВД СССР в Испании.

Линией «Д» именовалась диверсионно-разведывательная деятельность в тылу франкистских войск. Занимались этим подразделения 14-го партизанского корпуса республиканской армии (организован в начале 1938 года на базе существовавшей с конца 1936 года специальной разведгруппы из 5 человек, военным советником и инструктором которой был известный впоследствии минер-подрывник Разведупра РККА полковник Илья Григорьевич Старинов, после успешной операции в феврале 1937 года под Кордовой по взрыву с помощью мины поезда со штабом итальянской авиадивизии была переформирована в бригаду). Корпус насчитывал более 5000 человек — семь бригад трехбатальонного состава, три из которых находились в Каталонии на Восточном фронте, четыре бригады действовали на Центральном и Южном фронтах. При корпусе действовали специальные школы в Барселоне, Валенсии, Бильбао и Архене для подготовки кадров снайперов, минеров-подрывников, радистов и войсковых разведчиков. Из-за исключительно тяжелых условий все бойцы корпуса получали двойной паек и двойное жалование. В создании корпуса была большая заслуга Орлова, командовавшего отрядом особого назначения в 12-й армии в 1920 году, во время гражданской войны, и написавшего учебник по партизанской войне. Орлов планировал использовать подразделения такого рода для налетов на концентрационные лагеря франкистов «с целью освобождения арестованных коммунистов, социалистов и революционных рабочих, захвата небольших городов, не имеющих сильных гарнизонов и т. д»., о чем он писал в донесении московскому центру в декабре 1937 года.

Корпус действовал по заданиям генерального штаба республиканской армии. Испанское командование не захотело реализовать предложения советских советников, предлагавших дислоцировать партизанские отряды на занятой франкистами территории, как это было в гражданской войне и впоследствии во время Великой Отечественной войны. Тем не менее количество диверсионных операций в тылу франкистов увеличилось. В начале 1938 года южнее города Уэски одним из отрядов корпуса был подорван мост, уничтожено 9 автомашин и свыше 100 солдат. Вместо эпизодических рейдов небольших подразделений за линию фронта начались систематические боевые операции в тылу франкистов с участием как небольших групп, так и батальонов, и даже бригады (в некоторых операциях участвовали даже две бригады).

В корпусе действовали советские разведчики — как военные, так и чекисты. Старшими военными советниками были последовательно сменявшие друг друга Старинов, Христофор Салнынь (знакомый Эйтингону по Китаю). Николай Патрахальцев и Василий Троян. Советниками корпуса от ИНО НКВД были Григорий Сыроежкин (под псевдонимом «Гранде»), Станислав Ваупшасов («Альфред». «Шаров»), Кирилл Орловский, Николай Прокопюк, Лев Озолин-Хаскин, Александр Рабцевич и другие. Все они подчинялись Эйтингону и Василевскому.

В начале 1937 года военная обстановка неоднократно менялась. В феврале 1937 года войска Франко при поддержке итальянских экспедиционных войск овладели городом Малага на юге страны. Одновременно франкисты начали наступление на реке Харама к югу от Мадрида. На восточном берегу Харамы им удалось захватить плацдарм, но после ожесточенных боев республиканцы отбросили противника в исходное положение. В марте 1937 года армия мятежников атаковала испанскую столицу с севера. Главную роль в этом наступлении играл итальянский экспедиционный корпус. В районе Гвадалахары он был разгромлен. В этой победе республиканцев большую роль сыграли советские летчики и танкисты.

Советские чекисты в Испании, выполняя приказы Москвы, активно занимались и внутриполитической борьбой в Испании, которая сразу же приобрела острый характер. Коммунисты в союзе с социалистами вели войну на уничтожение с анархистами и партией ПОУМ (Рабочая партия марксистского единства), лидером которой был бывший коммунист, работник Коминтерна, политэмигрант в СССР, депутат Моссовета, сторонник Льва Троцкого (к этому времени по различным вопросам с ним разошедшийся) Андрес Нин, ставший министром юстиции в автономном правительстве Каталонии. Нин выступал против линии VII конгресса Коминтерна на укрепление Народного фронта, выступая за немедленную социалистическую революцию в Испании, что, несомненно, мешало объединению всех антифранкистских сил.

С декабря 1936 года агенты резидентуры НКВД, внедренные в ПОУМ, сообщали о подготовке поумовцами и анархистами вооруженного выступления в Барселоне.

В начале 1937 года берлинская резидентура ИНО НКВД получила анонимное сообщение (как впоследствии оказалось, от сотрудника министерства авиации Германии Харро Шульце-Бойзена, одного из будущих руководителей нелегальной резидентуры ИНО НКВД в Германии «Красная капелла») о том, что германские агенты проникли в троцкистские круги в Барселоне с намерением в ближайшее время организовать путч. Также поумовцами готовились теракты против активистов компартии и комсомола Испании. Так был убит известный каталонский коммунист Антонио Сессе. Позднее, в феврале 1938 года был убит капитан интербригад Леон Нарвич, агент Орлова в ПОУМ, выходец из России.

3 мая 1937 года в столице Каталонии Барселоне поумовцы и анархисты, после приезда президента республики Мануэля Асаньи и его обращения к провинциальному совету Каталонии, подняли вооруженный мятеж против республиканского правительства Народного фронта. После продолжавшихся три дня боев (события в Барселоне описал в своей книге «Памяти Каталонии» знаменитый английский писатель Джордж Оруэлл, служивший в частях ПОУМ) войска республиканской национальной гвардии, присланные из Валенсии, подавили мятеж. Погибло 350 человек при 2600 раненых. Также было сорвано наступление республиканских войск на Северном фронте, в результате франкисты заняли Страну Басков, начался острейший политический кризис внутри Народного фронта. По требованию компартии Испании (в заседании Политбюро ЦК КПИ участвовали представители Коминтерна — лидер итальянской компартии Пальмиро Тольятти и будущий руководитель социалистической Венгрии в 1956 году Эрне Гере) премьер Ларго Кабальеро 15 мая 1937 года ушел в отставку (еще в марте 1937 года Орлов вместе с представителем Коминтерна румынским коммунистом Борисом Стефановым и советским полпредом Леоном Гайкисом требовал его ухода из правительства за отказ выступить против ПОУМ). Новый премьер-министр Хуан Негрин, бывший ранее министром финансов, резко выступил против поумовцев и анархистов, ПОУМ была запрещена, а ее имущество конфисковано. Орлов, добиваясь по указанию Москвы, ареста Нина, использовал факт ареста агента нелегальной франкистской резидентуры в Мадриде, передал испанскому правительству сфальсифицированные документы, подготовленные с участием двух сотрудников испанской тайной полиции. О своем плане Орлов сообщил в Москву 23 мая 1937 года: