Тем не менее, несмотря на недостатки и нерешенные проблемы, следовало признать: в последние годы радиоразведка сделала серьезный прорыв и стала реальной силой в борьбе с противником. В основе прорыва лежал большой труд людей — командиров, бойцов, специалистов радиоразведки.
В 1936 году этот воинский труд был по праву отмечен: радиоразведчик К. Нехайчик награжден орденом Ленина, И. Миронов и В. Мухин — орденами Красной Звезды. Орденами «Знак Почета» были удостоены К. Ботнер и С. Грабияш.
Во время гражданской войны в Испании в 1936 году туда выехали криптоаналитики Спецотдела вместе с подразделением радиоперехвата, где по прибытии сразу начали налаживать работу радиоразведки в составе ГШ республиканской армии. Постепенно дело наладилось, и республиканское военное командование вместе с советскими военными советниками стали получать всё больше важной информации.
Другая особая оперативная группа из числа сотрудников Спецотдела была отправлена в Китай для оказания дешифровальной помощи в войне против Японии. Ежемесячно этой группе удавалось дешифровать около 200 японских шифртелеграмм, а всего за 1,5 года работы ею было раскрыто 10 военных шифров Японии.
7 августа 1937 года руководством НКВД было принято решение на базе Оперода и Спецотдела ГУГБ организовать 12-й (оперативно-технический) отдел ГУГБ. Целью объединения было обеспечить максимальную централизацию оперативно-технической работы за счет грамотного применения высококачественных технических средств.
На укомплектование 12-го отдела Центрального аппарата выделялись штаты и личный состав 5-го, 6-го, 7-го, 8-го и 9-го отделений 2-го отдела, 5-го отделения 9-го отдела и спецгруппы 3-го отдела ГУГБ. По стране создается сеть 12-х отделов и отделений УГБ в областных Управлениях НКВД. Начальником 12-го отдела ГУГБ стал Жуковский.
В этом же месяце постановлением СНК СССР, номинально оформленным совместным приказом НКВД и НКС, с целью обеспечения полного контроля эфира в стране подразделениям 12-го Отдела было передано от НКС более 40 контрольных радиостанций и пеленгаторных пунктов, установленных в разных городах страны.
Была передана также школа радиооператоров Службы радиоконтроля НКС в Кучино. Личным составом этой лаборатории, ее оборудованием, техникой и производственными помещениями усиливаются подразделения 12-го отдела. Создаются хорошие предпосылки для координации деятельности лабораторий и улучшения их структуры.
В 1937 году из Денежного переулка в Кучино перееехала в полном составе «пеленгаторная» лаборатория. Местоположение этой лаборатории определило расположение будущего НИИ.
В созданном 30 декабря 1937 года Наркомате ВМФ в Управлении разведки предусматривалось 7-е отделение (в дальнейшем — 11-й отдел), в задачи которого входила организация дешифровальной работы на флоте и руководство ею.
В мае 1939 года подразделение радиоразведки РУ РККА было реорганизовано в 7-й отдел 5-го (разведывательного) Управления НКО, начальником которого был назначен Фёдор Петрович Малышев, а его заместителем — Ефим Михайлович Коссовский.
В состав отдела входило 3 отделения: 1-е — организационно-мобилизационное и учебное (начальник — Иван Илларионович Уханов), 2-е — оперативно-информационное (начальник — Алексей Александрович Тюменев) и отделение боевой подготовки.
Дешифровальное подразделение стало 11-й отделом РУ РККА, начальником которого был назначен Николай Александрович Филатов, а его заместителем — Григорий Карпович Муха.
В состав отдела входило 7 отделений: 1-е — японское (начальник — Иван Петрович Калинин), 2-е — китайское (начальник — Николай Афанасьевич Аншуков), 3-е — немецкое (начальник — Николай Федорович Охрименко), 4-е — англо-романское (начальник — Федор Михайлович Огарышев), 5-е — польско-прибалтийское (начальник — Николай Федорович Охрименко), 6-е — ближневосточное, 7-е — учебное (начальник — Евгений Матвеевич Шах).
В январе 1939 года всем начальникам 2-х спецотделов НКВД было направлено директивное письмо об усилении агентурного обслуживания линий и аппаратуры междугородной телефонной связи, подозрительных радиолюбителей и т. д.
26 июля 1940 года этот отдел приказом Наркомата обороны (далее — НКО) СССР № 0038 стал 8-м отделом РУ ГШ Красной Армии, а его начальником — Иван Николаевич Артемьев.
С помощью радиоразведки были получены ценные сведения о подготовке фашистской Германии к нападению на СССР. Так, 18 мая 1941 года радиоразведка Закавказского военного округа перехватила сообщение британского резидента из Турции в Лондон о том, что по имеющимся у него достоверным данным Германия начнёт военные действия против СССР 15 июня.