Ко времени создания ЦРУ в июле 1947 года стали широко применяться столь эффективные методы проверки, что массовое внедрение советских агентов, какое произошло в ОСС, стало невозможным. Начиная с Уильяма Уэйсбанда, наибольший урон советские спецслужбы могли нанести американской разведке не столько в проникновении агентов, сколько путем перехвата и дешифровки. Проблемы вербовки усугублялись неумелой работой первых советских послевоенных резидентов в Вашингтоне. Григорий Григорьевич Долбин, ставший резидентом в 1946 году, отличался явной некомпетентностью еще до того, как стал проявлять признаки сумасшествия (в Центре объясняли это последствиями врожденного сифилиса). Его отозвали в 1948 году. Преемник Долбина Георгий Александрович Соколов до разрыва в конце 1947 года советско-бразильских отношений был резидентом в Рио-де-Жанейро. Обозленная толпа провожала его тухлыми яйцами и помидорами. Из Вашингтона Соколова отозвали в 1949 году, как и Долбина, — за плохую работу.

Другой источник тревоги Московского центра был связан с ядерными исследованиями. Применение атомной бомбы против Японии в августе 1945 года, порожденное этим чувство военного превосходства «главного противника» вывело атомные секреты на первое место в системе приоритетов советской разведки. После Хиросимы Сталин вызвал в Кремль народного комиссара боеприпасов Бориса Львовича Ванникова и его заместителей. К ним присоединился и Игорь Васильевич Курчатов — ученый, руководивший программой атомных исследований. «У меня к вам одно требование, товарищи, — объявил Сталин. — В кратчайшие сроки обеспечить нас атомным оружием! Вы знаете, что Хиросима потрясла мир. Нарушен баланс (сил)!» Пока Советский Союз не обретет ядерное оружие, ему будет грозить «большая опасность» с Запада».

До этого момента осуществление атомного проекта полностью контролировал Молотов. Однако за несколько месяцев до встречи у Сталина Курчатов направил Берии записку, в которой критиковал Молотова за неповоротливость и просил помощи. Записка была написана от руки — содержание ее было столь секретным, что Курчатов боялся отдать его машинистке, — но цель была достигнута. После Хиросимы Сталин поручил контроль за проектом Берии.

Смена руководства сказалась немедленно. Как вспоминает помощник Курчатова профессор Игорь Головин: «Организаторские способности Берии были в то время очевидны. Он был необычайно энергичен. Собрания не тянулись часами, решения принимались немедленно.» По указанию Берии на атомный проект привлекались рабочие только из ГУЛАГа. Головин отмечает, что ученые мало задумывались над тем, что используют рабский труд:

«В то время все наши мысли были заняты одним — создать атомную бомбу как можно раньше, до того как американская упадет на наши головы. Страх перед новой, атомной войной затмил все остальное. Это могут, подтвердить все мои современники».

Были, правда, ученые, относившиеся к руководству Берии более критично, чем Головин. Великий физик Петр Капица (впоследствии Нобелевский лауреат) 25 ноября 1945 года просил Сталина освободить его от занятий атомным проектом:

«Это верно, что в руках (у товарища Берии) дирижерская палочка. Прекрасно, но ученый все-таки должен играть первую скрипку, потому что скрипка задает тон всему оркестру. Главный недостаток товарища Берии в том, что дирижер должен не только размахивать палочкой, но и понимать что к чему. Именно этого Берии не хватает».

Берия, писал Капица, намерен просто скопировать американскую конструкцию бомбы. Капица же настаивал, правда, безрезультатно, что советские ученые должны разработать собственный, более дешевый и быстрый способ создания бомбы.

Капица жаловался, что Берия замкнулся на копировании американского варианта. К осени 1945 года многие секреты бомб, разрушивших Хиросиму и Нагасаки, были в руках русских. Берия жаждал большего и очень расстраивался послевоенным спадом в поступлении данных об атомных проектах Запада. Побег Гузенко в сентябре 1945 года привел к выявлению Аллана Нанна Мея и к введению более строгих мер безопасности в центрах атомных исследований. В результате демобилизации в феврале Дэвида Грингласса Центр лишился одного из двух своих агентов в Лос-Аламосе. Другой — Клаус Фукс — в июне 1946 года перешел из Лос-Аламоса на новую английскую атомную энергетическую установку в Харуэлле. Хотя он до 1949 года и оставался советским агентом, значение его снизилось. Принятый в августе 1946 года закон Макмагона о создании Комиссии по атомной энергии США (КПА) запрещал передачу Англии новой информации по ядерным исследованиям. Британское лейбористское правительство, лишенное материалов американских исследований, решило в январе 1947 года построить собственную атомную бомбу, но англичанам на это потребовалось на два года больше, чем русским.

Несмотря на закон Макмагона, у Дональда Маклина сохранялся в Вашингтоне ограниченный доступ к разведданным по атомным исследованиям, поскольку запрет на распространение научной информации не касался сырья или рассекречивания атомных исследований периода войны. Будучи официальным представителем английского посольства по политическим аспектам атомной энергетики, он получил допуск в КПА с правом посещать центр без сопровождающих. Позже выяснилось, что с лета 1947 года и до отъезда из Вашингтона он бывал в КПА 12 раз, иногда ночью. Из подготовленного КПА отчета о нанесенном ущербе следует, что он имел доступ к оценкам потребного количества урановой руды и прогнозам потребностей на период с 1948 по 1952 год, хотя позже оказалось, что последние были неточными.

Неудовлетворенный сокращением потока важнейшей информации о ядерных проектах, Берия приказал Курчатову направить через курьера МГБ письмо датскому физику-ядерщику Нильсу Бору и попросить его сообщить подробности новейших исследований в области атомной энергии, которые тот узнал в США. Бор через того же курьера ответил, что американцы отказали ему в доступе к информации, о которой просил Курчатов.

Сталин и Берия вплоть до первого успешного испытания атомной бомбы постоянно опасались, что агенты не сумели раскрыть какой-то из важнейших атомных секретов американцев, и без него советская атомная программа провалится. Пытаясь развеять скептицизм Сталина, Курчатов принес в его кремлевский кабинет ядерный заряд первой советской атомной бомбы — никелированный плутониевый шар диаметром около десяти сантиметров.