В отговор на молба за „наглеждане“ на дадена страна АНС прехваща телефонни разговори както в страната, така и далеч зад пределите й — включително разговорите, водени от автомобили. Записват се и съобщенията на дадено посолство от и за Вашингтон, както и съобщения от други страни към страната, към която е проявен интерес. АНС следи радиокомуникациите на въоръжените сили на дадената страна, специфичните или индиректните препратки към думи и изрази като „ядрен“ или „експлозиви“. Изготвя доклади за данните от прехванатото през изминалите седмици, месеци или години. Изготвя портрети за лидерите на дадената страна на базата на казаното от тях по телефона.
Ето как протичат събирането и анализът на данни по време на разследването, свързано с аферата ИРАН-КОНТРИ. Военноморският подполковник Оливър Норт, мозъкът на проекта, казва, че АНС осигурява „някои много специфични, определени разузнавателни сведения, които могат да покажат с голяма прецизност и почти незабавно какво точно става“. Това включва „подробна информация за какво точно си говорят тези хора [колеги в конспиративната продажба на оръжие за Иран], и за плановете, които правят“.
Въпреки че агенцията пази в пълна тайна дейността и постиженията си, с годините някои секретни операции са разкрити: разговори между съветския лидер Леонид Брежнев и високопоставени официални лица; разговори между панамския диктатор Мануел Антонио Нориега и любовницата му; установяване самоличността на либийците, участвали във взривяването на полет 103 на Пан Американ през 1988 г.; телефонни „бръмбари“, които посочват местонахождението на колумбийския наркобарон Пабло Ескобар, убит през декември 1993 г. от колумбийските сили за сигурност.
ЗАКОНЪТ ЗА НАБЛЮДЕНИЕ НА ВЪНШНОТО РАЗУЗНАВАНЕ и редица други закони ограничават АНС до подслушване само на чуждестранните комуникации. Според закона единият край на връзката може да бъде в САЩ, а другият — в чужбина. Подслушването на американци е забранено и ако бъдат засечени имена на американци при подслушването, те трябва да бъдат изтрити от записите — не могат да бъдат предавани на ЦРУ, ФБР или на други правителствени агенции. В подобни записи името се заменя с „американски гражданин“.
Правилата на АНС при прилагането на закона са СТРОГО СЕКРЕТНИ. Малко неща се знаят от обществеността. Ако например АНС или ФБР смятат, че дадено подслушване в страната е жизненоважно за националната сигурност, агенцията трябва да получи разрешение от СЪДА ЗА НАДЗОР НА ВЪНШНОТО РАЗУЗНАВАНЕ (СНВР). Съдът не е отказвал на подобна молба. По закон той ежегодно уведомява Конгреса колко молби са внесени и за колко са издадени разрешения, но подробностите за тези молби остават секретна информация. През 1994 г. например АНС и ФБР се обръщат към съда 576 пъти и получават 576 разрешения.
АНС не се нуждае от разрешение, за да наблюдава чуждестранни цели в САЩ, като посолства и консулства. Но трябва да има разрешение за чуждестранна цел, която е извън посолствата. Например президентът на Хаити Жан-Бертран Аристид живее в изгнание във Вашингтон от 1991 г. По закон трябва да има разрешение от СНВР, за да се подслушва телефонът му или пък да се поставят микрофони в апартамента му, тъй като той общува и с американски граждани.
Пример за това, какво става, когато в контролирана от АНС комуникационна връзка се включи американец, е историята с конгресмена Майкъл Барнс, чиито телефонни разговори с никарагуанските официални представители са били подслушвани от агенцията (в рамките на усилията на президента Рейгън за свалянето на никарагуанското правителство). „Вестникарите ми разказаха, че в десните кръгове се разпространяват извадки от моите телефонни разговори“ — казва Барнс на репортер от Балтимор сън, който подготвя специално приложение, посветено на дейността на АНС. Барнс съобщава, че УИЛЯМ КЕЙСИ, тогава бивш директор на Централното разузнаване, лично му е показал прехваната телеграма от специалистите на АНС, изпратена до никарагуанското посолство. В телеграмата ставало дума за среща между сътрудници на посолството с помощник на Барнс. Кейси казал на конгресмена, че е уволнил помощника му. Самият Барнс заявява пред Балтимор сън, че му е все едно дали го подслушват или не, и добавя, че подобни примери са поучителни, тъй като говорят за това, колко широки са възможностите за злоупотреба от страна на АНС.
Историята със законите, ограничаващи използването на техническите възможности на агенцията, води началото си от конгресното разследване (1975 г.) на операции по ВЪТРЕШНО РАЗУЗНАВАНЕ, провеждани от АНС (вж. ШАМРОК). В продължение на 30 години, следвайки тайни споразумения с крупни телекомуникационни компании, американските специални служби получават копия от международните телеграми. Един от клоновете на грандиозната програма Шамрок е операция МИНАРЕ, в хода на която АНС автоматически прехваща всички международни разговори и телеграми на 1600 американци, включени в Списъка за наблюдение. Сред лицата, включени в този списък, са преподобният Мартин Лутър Кинг, актрисата Джейн Фонда, кънтризвездата Джоан Без и педиатърът доктор Бенджамин Спок. По време на операция Шамрок са създадени досиета на 75 000 американци.