В 1935 году Зорге по вызову начальства кружным путем через Нью-Йорк добирается до Москвы и получает задание выяснить, способна ли Япония по своим материальным и людским ресурсам напасть на СССР. Тогда же было решено заменить радиста. Новым радистом Зорге стал Макс Клаузен, знакомый Рихарда еще по Шанхаю.
Примечательно, что шифр, используемый Клаузеном, не удается расшифровать ни японским, ни западным дешифровщикам. В качестве ключа Зорге со свойственным ему остроумием решил применять статистические ежегодники рейха, позволяющие варьировать шифр до бесконечности. Кроме того, информация по конспиративным каналам передается в Центр на микропленках. Особо важные снимки, например военных объектов или образцов вооружения, с помощью специальной аппаратуры уменьшали до размеров точки, которую специальным составом приклеивали в конце строки письма самого обычного содержания.
В середине 1938 года Зорге удается подобраться и к новому главе японского правительства принцу Фумимаро Коноэ. Его секретарем становится Одзаки, бывший одноклассник принца и агент Зорге. Полтора года, вплоть до ухода принца в отставку, Одзаки будет информировать Москву обо всем, что делается и задумывается японскими политиками и военными. Позже Одзаки займет пост начальника исследовательского отдела в правлении Южно-Маньчжурской железной дороги. От него будут поступать сведения не только о передвижении частей Квантунской армии, но и о готовящихся диверсиях и засылке агентов в СССР.
Парад на Красной площади в Москве 7 ноября 1941 года. Художник К. Юон
В марте 1941 года Зорге узнает о планах нападения Германии на Советский Союз и сообщает об этом в Центр. Он один из первых передал в мае 1941 года в Москву данные о составе нацистских сил вторжения, дате нападения на СССР, общую схему военного плана вермахта. Однако эти данные были настолько детальны и, кроме того, не совпадали с уверенностью И. В. Сталина в том, что Гитлер в ближайшие месяцы не нападет на СССР, что им не придали значения, посчитав даже, что Зорге – двойной агент.
Между Москвой и Зорге начинают портиться отношения. Кремль не устраивает слишком самостоятельная манера поведения резидента, его независимый образ жизни и зачастую пренебрежение первейшими правилами конспирации. Так, он практически никогда не проверяет своих агентов, и вопреки настойчивым предупреждениям Центра, забывает уничтожать секретные материалы. Зорге даже не замечает, что Клаузен хранит у себя копии всех радиограмм и, кроме того, подробно описывает в своем дневнике деятельность их группы. Чрезмерное пристрастие Зорге к женщинам и многочисленные романы, в том числе с женой Отта, не могут не настораживать чекистское руководство в Москве. Позже в полицейских протоколах нашли многочисленные записи о выходках Зорге в нетрезвом состоянии. И самое удивительное, что он даже в компании высокопоставленных сотрудников германского посольства никогда не скрывал своих симпатий к Сталину и Советскому Союзу. Все это до поры до времени сходило с рук везучему разведчику…
В октябре 1941 года агентами японской разведки по подозрению в принадлежности к коммунистической партии был арестован один из подчиненных Одзаки. На допросах он среди прочих знакомых шефа назвал художника Мияги, обыск у которого позволил обнаружить целый ряд компрометирующих его материалов. Арест самого Ходзуми Одзаки не заставил себя ждать. Далее последовали аресты всей группы, включая самого Зорге, 17 октября 1941 года.
С конца 1960‑х годов Зорге стал самым известным советским разведчиком времен Второй мировой войны. В его честь были названы улицы в Москве, Липецке, Брянске, Волгограде, Твери, Уфе и во многих других городах России. В Советском Союзе именем Зорге называли корабли и школы, были выпущены почтовые марки с его изображением. В московской школе № 141 (улица Зорге, дом 4) с 1967 года действует мемориальный музей Рихарда Зорге. В Москве в 1985 году ему воздвигли памятник (скульптор В. Цигаль).
Рихарда Зорге казнили 7 ноября 1944 года. Он был тайно перезахоронен из братской могилы во дворе тюрьмы на токийском кладбище Джасси-ганати. Оно знаменито тем, что здесь покоятся останки сотен антифашистов. В 1956 году над могилой Зорге друзья установили памятник – гранитную плиту с надписью: «Здесь покоится герой, который отдал свою жизнь в битве против войны, за мир во всем мире». Впоследствии на могилу был возложен новый камень. На квадрате черного гранита золотом по-русски высечено: «Герой Советского Союза Рихард Зорге».