Как писали потом американские газеты, в Гарвардском проекте искали какой-то таинственный «комплекс Ленина». На самом деле тысячи русских беженцев подвергались там специальным тестам, с помощью которых выявлялись пороки советской тоталитарной системы, ее сильные и слабые стороны, создавались модели подхода к советским людям с целью их вербовки. На этой работе Людерсдорф блестяще проявил себя и ему было предложено перейти на оперативную работу в ЦРУ. Великолепное знание иностранных языков, особенно русского, а также несомненный талант разведчика-вербовщика быстро сделали его заметной фигурой в шпионском ведомстве Вашингтона. Признание как лучшего среди лучших Кирилл получил после блестяще проведенной операции по вербовке одного ценного агента из советских перебежчиков. Ему неоднократно приходилось вылетать в пожарном порядке в различные страны мира и проводить там вербовочную работу, а затем руководить наиболее ценными агентами, в основном из числа советских граждан.
В 1957 году Кирилла срочно направили в Париж, когда в американское посольство во Франции пришел радист нелегальной резидентуры Рейно Хейханен и попросил политического убежища, заявив, что он советский разведчик-нелегал. Людерсдорф умело провел работу со своим «земляком», в результате которой удалось выйти на крупного советского разведчика-нелегала Рудольфа Абеля и арестовать его. За успешно проведенную операцию Кирилл из рук директора ЦРУ Аллена Даллеса получил высшую награду шпионского ведомства медаль «За выдающиеся заслуги в разведке».
Не всегда все операции проходили гладко, особенно вначале разведывательной карьеры Людерсдорфа. Случались и осечки, о которых Кирилл не очень-то любил вспоминать. Как правило, спотыкались на непредсказуемости русского характера. Однажды в одной европейской стране от местных спецслужб американцы получили наводку на одного советского разведчика, который разрабатывал местного ученого, получал от него научно-техническую информацию, платил ему деньги, делал подарки в виде водки, икры. Местная контрразведка заметила связь и перевербовала ученого. Кроме того, было установлено, что наш разведчик часто посещал магазинчик бытовой электронной аппаратуры и всегда торговался, просил скидки, иногда расплачивался водкой. Когда эта информация стала известна американцам, они решили сыграть на меркантильности советского оперативника. По просьбе ученого наш работник привез икры из Союза и вручил иностранцу за переданную информацию. Тот настаивал, чтобы заплатить за деликатес. Наш разведчик, конечно, отказался. Тогда на следующей встрече ученый передал пакет документов. Дома разведчик вместе с документами обнаружил в пакете десять тысяч рублей.
Оперативник доложил обо всем резиденту. Было решено вернуть деньги и выяснить мотивы такого поступка. На встрече наш разведчик вел себя так, как будто ничего не произошло, решив в конце встречи отдать деньги и выяснить причины. Ученый сказал, что достал несколько секретных материалов и передал их разведчику. В это время из соседней комнаты вышли двое — Людерсдорф и сотрудник местной контрразведки. Американец пытался начать разговор, контрразведчик занял место у двери. Советский разведчик был молод, хороший спортсмен. Мгновенно оценив обстановку, он освободился от полученных материалов, вынул пакет с рублями и швырнул его в лицо Людерсдорфу. У двери его пытался остановить сотрудник КРО, но оперативник приемом самбо отбросил его в угол комнаты и выскочил на улицу. Еще мгновение — и он мчался на своем «опеле» в сторону советского посольства.
Приходилось Людерсдорфу бывать и в Советском Союзе. Под видом туриста он посещал Москву, Ленинград и другие города. На всю жизнь в памяти осталось путешествие в город Петра, где он, Кирилл, родился, где жили его деды и прадеды. С трепетным волнением он бродил по городу, отыскивая родительский дом. Наконец, нашел на набережной Мойки небольшой трехэтажный особняк. Сердце тревожно и радостно забилось, появилось острое желание войти в дом, прикоснуться руками к его стенам. Пискаревское кладбище повергло его в смятение. Он никак не ожидал увидеть что-либо подобное. На мгновение в нем что-то качнулось, потеряло равновесие, мелькнула мысль, на чьей стороне, против кого воевал, за кого? Сердце учащенно билось, испариной покрылся лоб, когда прочитал у Вечного огня на кладбище: «Ничто не забыто, никто не забыт». Шевельнулось какое-то сомнение в справедливости дела, которому служил, отдал свою жизнь, все силы и способности. В глубине души он всегда чувствовал обиду, в нем все протестовало против атмосферы, царившей в шпионском ведомстве, которое, как он понимал, никогда не позволит ему выдвинуться на высокий пост, несмотря на успехи по службе. Он всегда будет изгоем. Пуповину, связывающую его с родиной предков, перерезали, но, видно, какая-то тоненькая ниточка все же осталась и давала порой о себе знать. С тяжелым сердцем покидал Кирилл кладбище. На ум приходили слова Пушкина:
Два чувства дивно близки нам — В них обретает сердце пищу: Любовь к родному пепелищу, Любовь к отеческим гробам.