，而且也不見得安全。福克斯寧願到地鐵站這種人群密集的地方接頭，這種地方更安全些。在此後的5個月中，福克斯同克雷默會麵了3次。克雷默獲得了用鈾可以製造原子彈的信息，以及用分離鈾同位素的氣體擴散法原理所得的實驗報告。福克斯將自己正在撰寫的原子能研究報告的副本也交給了克雷默。
1942年，福克斯受英國有關部門的委托，開始監視德國原子彈的研究進程。同時，英國秘密情報部門提供一些有關原子彈研究的情報讓他進行分析。福克斯平時工作勤奮，生活低調，沒有不良嗜好，又能出色地完成情報部門交給的任務，因此深受上司的信任和好評。
1942年夏，蘇聯國家安全總局加強了對原子彈研究情報的搜集。情報總局安排了專人與福克斯接頭，這個人叫索尼婭，在英國的化名叫布魯爾小姐，自稱是從納粹德國逃出來的猶太難民，當時在一戶富裕的德國僑民家做傭人。福克斯接到指令，將原子彈研究方麵的情報交給布魯爾小姐。有意思的是，福克斯並不知道布魯爾小姐具體屬於哪個情報部門，也不清楚自己為蘇聯情報機構哪個部門工作。
1943年9月，福克斯受美國人邀請隨英國代表團飛抵美國，在考察美國原子彈研究基地前，他們在華盛頓同美國政府簽訂了例行的保密證書。由於福克斯已經被英國當局認為是可信賴的代表團成員，美國安全機構沒有對他做進一步的忠誠調查，就準許他閱讀美國原子彈研究的秘密報告，美國人研究原子彈的每一個細節問題福克斯都了如指掌了。
11月，福克斯到達美國核武器研究基地洛斯阿拉莫斯小鎮。令人喜出望外的是，他不僅正式成為美國原子彈研究“曼哈頓工程”中的一員，而且成為“原子彈之父”奧本海默的助手。福克斯同美國人就氣體擴散工藝交換了意見，共同擬定了今後的工作計劃，他被安排負責一座大型氣體擴散工廠的設計工作。
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福克斯到了美國後，一直想辦法與蘇聯情報部門取得聯係，但美國聯邦調查局的保密監控非常嚴密，切斷了基地所有人員的對外聯係，外麵的人想見福克斯幾乎不可能。
蘇聯秘密情報機構駐紐約的間諜拉蒙德得到國內提供的信息，知道福克斯有個妹妹克裡斯傑勒移居美國。於是，拉蒙德設法找到了克裡斯傑勒。克裡斯傑勒也是位反法西斯主義者，同情社會主義蘇聯，在她的幫助下，蘇聯情報機構重新與福克斯建立了聯係。
1944年1月的一天下午，福克斯拿著一隻手球，按照預約趕到紐約東賽特區大街上與拉蒙德見麵。在拉蒙德的印象中，福克斯身材修長，目光呆滯，是一個完全不諳世事的科學家。兩人一起乘出租車來到一家餐館。
他們邊用餐邊聊天，福克斯告訴拉蒙德，他為“曼哈頓工程”工作，這項工程是要把通過核裂變所產生的原子能用於軍事。福克斯的研究室有嚴格的安檢係統，沒有特殊的間諜工具，福克斯是無法將原始資料帶出研究室的。他憑著熟練的記憶，向拉蒙德口述了原子彈研究的一些細節問題，繪製了一些說明性的圖紙資料。
聽了福克斯的講述，拉蒙德驚呆了，這位老牌間諜全身高度緊張，格外興奮，他從未想到自己能夠獲得如此絕密的原子彈情報。拉蒙德趕緊表明，福克斯將能為此得到巨額酬金。福克斯淡淡一笑說：“我錢夠用，我這麼做隻是信仰你們的事業，想幫助蘇聯，支持你們反對納粹德國的戰鬥。”
在日後的會麵中，拉蒙德發現福克斯的生活極其簡樸，並且一直沒有結婚。拉蒙德曾問及他為何單身，福克斯說：“幫助蘇聯人是我自己的決定，我很高興這麼做。但我十分清楚，我隨時都麵臨著巨大的危險，我所做的事哪怕出一點錯，都可能招來致命的後果，個人隨時都有可能死去，我不想讓妻子和孩子為我難過。”
有些項目的研究報告由福克斯負責，他就直接把初稿交給拉蒙德。福克斯後來回憶說：“我同其他科學家一起，準備了某些高級機密的文件，被稱作軍事序號係列。我先寫出草稿，然後把草稿謄抄一式兩份送出……無論什麼情況下起草的文件，校對稿和原作一般都要退還給我。由於文件內容的高度機密性，為了有效地控製和安全起見，兩份文件中的每一份都要編號。我個人保留最初寫下的草稿，多數情況下這些草稿都是很正規的，我就把我這些草稿交給與我聯係的拉蒙德……”
1944年8月，福克斯突然被調到洛斯阿拉莫斯一個絕密的原子實驗室。當時，全美核物理精英幾乎都集中到這裡，其中獲諾貝爾獎的就有12位，他們在進行原子彈的最後組裝工作。離開前福克斯來不及與接頭人打招呼，蘇聯情報機構又一次與福克斯失去聯係。
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