В. Николаи изучил русский язык так же хорошо, как и политическую и военную историю России. Перед ним была поставлена задача: создать контрразведывательный отдел в Восточной Пруссии на границе с Россией. С задачей он справился успешно и в дальнейшем получил повышение по службе, будучи назначен на должность командира роты в Эрфурте. Осенью 1912 года уже в звании майора В. Николаи был переведен в Генеральный штаб, а в начале 1913 года он назначается главой военной разведки — бюро ІІІ-Б. Он приобретает мощную поддержку в лице начальника германского Генерального штаба генерал-лейтенанта Э. Людендорфа. На нужды военной разведки рейхстаг ассигновал колоссальную по тем временам сумму в полмиллиона марок. В. Николаи добивается расширения штатов разведки с 80 до 140 офицеров и проводит ее реорганизацию. Большое внимание он уделяет ведению разведки в странах Антанты, в первую очередь в России и Франции.
Германская разведка использовала групповой метод для добычи секретной информации. Российская контрразведка, действовавшая достаточно эффективно, несмотря на противодействие прогерманской партии в окружении царя, получила данные о деятельности большинства резидентур германской разведки в России. Однако влияние «германской партии» и императрицы Александры Федоровны на слабовольного царя было столь велико, что никаких радикальных мер по ликвидации шпионских сетей, раскинутых по всей России «дядей Вилли» (так Николай II называл в интимном кругу кайзера Вильгельма II), не предпринималось. В результате во время войны Русская армия заплатила неисчислимыми людскими и территориальными потерями за беспечность царя и его ближайшего окружения, которая граничила с государственной изменой.
Германская военная разведка, возглавлявшаяся В. Николаи, в XX веке считалась непревзойденной в Европе. Накануне мировой войны ей удалось насадить массовую агентуру в приграничных районах своих потенциальных противников. Однако новые руководители германского шпионажа были лишены гибкости и изворотливости, т. е. тех качеств, которые необходимы разведчикам, и предпочитали действовать по шаблону. В результате мелкие факты, добываемые агентами В. Николаи, собирались в груду малоценных сведений, которые порой было невозможно перепроверить, и только создавали иллюзию большой осведомленности.
Перед Первой мировой войной В. Николаи удалось создать мощную агентурную сеть в Англии. Во всех крупных британских городах, портах, стратегически важных объектах имелись германские агенты, наладившие бесперебойную связь с разведывательным центром в Германии. От них поступала важная секретная информация по военно-стратегическим и политическим вопросам. Однако британская контрразведка не дремала. Во время визита в Англию императора Вильгельма II, состоявшегося за несколько лет до начала войны, агенты британской контрразведки проследили за одним немецким офицером из свиты кайзера, подозревавшимся в шпионаже. Как-то раз он зашел в парикмахерскую некоего Карла Густава Эрнста. Британская контрразведка взяла на заметку этого парикмахера и через некоторое время установила, что он является «почтовым ящиком» германской разведки, через который «шпионы кайзера» переписываются со своим центром. Дальнейшие шаги британской контрразведки были уже рутинными: она выследила всех немцев, посещавших своего соплеменника, и установила их личности.
Руководство британской контрразведки решило пока не трогать германских шпионов и выявить через них резидента. Так МИ-5 вышла на Густава Штайнхауэра, который незадолго до войны возглавлял разведывательную сеть В. Николаи в Англии. Выяснилось, что у него на связи было 26 агентов. Все они были установлены британскими спецслужбами и арестованы 5 августа 1914 года, когда уже началась Первая мировая война. К счастью для агентов Вальтера Николаи, в Англии пока еще не действовал «Акт о защите государства», предусматривавший смертную казнь за шпионаж во время войны, и 22 германских агента, среди которых был и парикмахер Карл Густав Эрнст, были приговорены к нескольким годам каторжных работ. В результате успешных действий британской контрразведки созданная В. Николаи на-кануне войны агентурная сеть в Англии была полностью ликвидирована.
Что же касается самого резидента Густава Штайнхауэра, то он, заметив слежку британских Шерлоков Холмсов за собой, за несколько дней до начала войны скрытно пробрался в бухту Скапа-Флоу. Здесь под видом рыбака он при помощи лески, имевшей разметочные узелки, сделал промеры глубин бухты и смог ответить на запрос германского морского министерства о том, смогут ли крупные броненосцы британского флота базироваться на Скапа-Флоу. Ответ был утвердительным, и действительно в годы как Первой, так и Второй мировой войны эта стратегически важная бухта на северо-востоке Великобритании стала главной военно-морской базой ВМФ Англии.