Вернувшись из поездки по России в Кёнигсберг, Николаи приступает к работе в сложной обстановке. Офицеры и сослуживцы штаба принимают молодого начальника с недоверием и настороженностью, подозревая в доносительстве на них в Берлин. Офицеры разведывательного отделения, стоявшие выше его по званию, позволяют себе не выполнять отдельные его приказы. К тому же некоторые из них не справляются с возложенными на них обязанностями, не проявляют в работе должного старания и не соответствуют занимаемым должностям. Проведенный им анализ оперативной обстановки в пограничных с Россией областях показал, что там активно работает русская разведка, создав разветвленную агентурную сеть. «Германское пограничное население было разложено контрабандой и деньгами русской разведки. Органы последней проникали с неописуемым бесстыдством глубоко в глубь Германии… Особенно успешно работал начальник пограничной жандармерии в Вержболове полковник Мясоедов», — отмечается в книге «Тайные силы».

В этих условиях Николаи, не обращая внимания на снисходительные взгляды сослуживцев, проводит обстоятельные беседы с каждым сотрудником отделения, дает оценку результатам его работы, ставит конкретное задание и сроки исполнения. Он направляет в Генштаб доклад об оперативной обстановке в пограничных областях, о настроениях в коллективе отделения, предложениях по кадровому вопросу, основных направлениях, возможностях и приемах разведывательной деятельности. Показывая личный пример, сам активно включается в оперативную работу, добывает конфиденциальную информацию, приобретает агентуру. Первые же результаты напряженной работы оказались столь многообещающими, что его действия находят одобрение Генштаба в Берлине. Коллектив отделения, освободившись от нерадивых сотрудников, заработал слаженно и дружно. Уже через год в пограничных районах удается создать агентурную сеть, дополнительные разведывательные пункты в Данциге, Познани, Бреславле, Алленштайне, куда прибывают способные офицеры разведки. Начальник Генерального штаба генерал-полковник фон Мольтке, сменивший Шлиффена, письменно выражает Николаи благодарность, присваивает ему очередное звание капитана «с заданием продолжать целевую работу в Восточной Пруссии».

В рукописи «Обобщенный опыт» в разделе «Мой первый этап разведывательной деятельности» Николаи вспоминает об этом периоде: «Моя деятельность в разведке (с 1906 до 1916 г.) протекала на важнейшем участке, в Восточной Пруссии… Я вступил на это поприще под руководством дальновидного, одаренного большими человеческими достоинствами генерал-фельдмаршала фон Гольц-Паша. Им и шефом его Генерального штаба определялся круг моих обязанностей. Они предоставили мне полную свободу в выполнении поставленных предо мной задач, оказывая мне необходимую помощь и поддержку. Штабом, имевшим в то время феодальные пережитки, я был принято недоверием. Я ответил им на это лишь своей сдержанностью. Постепенно такое отношение ко мне сменилось открытым признанием и уважением меня благодаря честной и преданной моей работе, умело поддерживаемой всегда моей женой. Это сказалось не только в городе, но и вообще в офицерском корпусе провинции. Здесь я поднял значение службы разведки и выступил против недостойных этого дела людей. Так я на основе имевшегося опыта доказал, что кое-кто пытался играть в разведку, то есть лгать, что и давало мне повод для удаления таких людей из разведки».

Далее следует такое признание: «Очень трудно мне, молодому старшему лейтенанту, найти правильный путь в сравнении с офицерами разведки моего округа. В большинстве — майоры без представления о России и без знания русского языка, без всякого опыта работы в Генеральном штабе, но добросовестно и честно они пытались выполнять задачи, разрешить которые не всегда были способны… Каждый, кто помнит немецко-русские пограничные области того времени, знает, что они кишели тогда разного рода основанными на взяточничестве и подкупе махинациями политического характера. Было ясно, что большинство “агентов” искали связи с разведкой не ради дела, а ради наживы денег… Я способствовал отстранению с постов непригодных делу офицеров разведки, очищая таким образом ряды “агентов” от всех обманных элементов».

От офицеров разведки он требовал, чтобы каждый агент работал самостоятельно, сам вербовал себе помощников, агентов связи, «почтовых ящиков», дабы в случае своего провала не погубить сообщников и не вводить в дело лишних людей согласно принципу Штибера: «Сохранение тайны находится в обратном отношении к числу лиц, ее знающих». С агентами обычно заключался контракт на несколько лет. Содержание им выплачивалось довольно значительное, с учетом ценности добытой информации. Так, например, в 1909 г. у одного германского агента, арестованного русской контрразведкой, было обнаружено 12 купонов переводов из Германии на 1094 руб. 44 коп., полученных в период с 4 января по 20 марта того же года. В инструкциях агентам давались подробные указания, как и что собирать. Вот выдержки из инструкции, опубликованной в «Русском инвалиде» за 1908 г. (№ 252): «1. Агент обязан возможно чаще находиться в военном обществе, оказывая представителям последнего изысканную вежливость и внимание. Он должен стараться попасть в хорошие рестораны и кафе, где чаще всего собираются офицеры, незаметно прислушиваться к их разговорами, уметь оценить их. Остерегаться злоупотребления спиртными напитками и избегать ухаживания за женщинами. Сверх того, агенту рекомендуется никоим образом не показывать ни имеющихся при нем денег, ни тем более писем. При себе всегда иметь хорошие бинокли и компас.

2. Обратить особое внимание на изучение местности, особенно вблизи укрепленных пунктов, а равно быть точно осведомленным о времени смены часовых, которым, во всяком случае, избегать показываться, что весьма важно. На планах и фотографиях не забывать указывать даты и сверх того — фотографировать интересующие предметы с разных сторон. Производить фотографирование два раза в год — зимой и летом. При рекогносцировке укрепленного пункта агент должен стараться произвести съемку с близлежащей возвышенности, будь это крыша, башня или дерево, причем в последнем случае съемщику рекомендуется запастись, подобно дровосекам и телеграфным рабочим, особого рода обувью. Для производства рекогносцировки агенту следует предварительно изучить местность, сверяя ее с картой, исправляя, если нужно, последнюю и записывая необходимые сведения на приложенный лист бумаги, на полях которого по порядку номеров и дат наклеиваются фотографии местных предметов, уже осмотренных.

3. Орудия следует фотографировать по возможности с близкого расстояния и притом таким образом, чтобы каждый снимок вмещал бы в себе не более одного орудия с указанием его размеров и конструкции и с фотографическим снимком со слепка орудийного замка. Измерить расстояние между линией орудий и крепостной оградой. Отметить на плане и сфотографировать казематы, пороховые погреба, оборонительные казармы, интендантские склады, цейхгаузы, запасные пути, резервуары, помещения воздухоплавательных парков, телеграфные станции, направление обслуживающих данный пункт стратегических железных дорог, путей и т. д. Сверх того агент должен стараться получить точные сведения о числе людей пехоты и артиллерии, как в самой крепости, так равно и на фронтах, отметить и перечислить число орудий (с указанием калибра), окон, отдушин, ворот и труб. Отметки датировать.

4. В случае помещения в современных изданиях, журналах или газетах каких-либо сведений о производстве на территории государства военно-инженерных работ немедленно отмечать это в записной книжке. Не довольствуясь этим, следует осведомляться о положении указанного вопроса у разных лиц и учреждений, которые по роду их деятельности должны близко соприкасаться с подобного рода фактами, как то: у интендантства, подрядчиков, распорядителей работ и у перевозчиков, причем стараться узнать, кому с торгов довелось производство работ, их смету, распределение и число нанятых рабочих. Убедиться в составе и качестве материалов в соответствии их с требованиями военных инженеров.