A már említett Klaus Fuchs (szovjet fedőneve Rest, majd Charles) volt az első fizikus, aki lebukott, de már jóval a világháború után. Fuchs Nagy-Britanniából érkezett Amerikába, és korábban a brit atomfizikai kutatásokról tájékoztatta – önként – a szovjet titkosszolgálatot.
Amikor a britek „kikölcsönözték" az Egyesült Államoknak, az NKVD évekig nem találta Fuchsot, és csak nagy nehezen sikerült a nyomára bukkanni Los Alamosban. Onnantól fogva az amerikai atombomba, majd hidrogénbomba titkait továbbította Moszkvának. A háború után visszaköltözött Nagy-Britanniába, ahol egyre inkább depresszióssá vált az árulása miatt. Végül bevallotta egy barátjának, hogy kémkedett.
1950-ben 14 év börtönre ítélték. 9 év után szabadult, ekkor az NDK-ba költözött.
A hidrogénbomba atyja, Teller Ede a közvélemény előtt igyekezett mérsékelni Fuchs kémkedésének jelentőségét.
Nem adott sok fontos információt a szovjeteknek. Nélküle is hamar rájöttek volna arra, hogyan kell hidrogénbombát építeni.
Az alábbi felvételen egy szovjet hidrogénbomba robbanását láthatják:
A világ évtizedekig abban a hitben élt, hogy Fuchs volt az egyetlen beépített ügynök Los Alamosban. 1995-ben azonban az amerikai kormány nyilvánosságra hozta a Venona fedőnevű, korábban szupertitkos kémelhárítási művelet részleteit, amely 1943 és 1980 között folyt. Így derült ki 50 évvel később, hogy Fuchson kívül voltak más szovjet kémek is az atombomba-programban.
Theodore Hall (szovjet fedőneve Mlad), a tizenéves zseni, aki 18 éves korában diplomázott a Harvardon, és akit azonnal szerződtettek Los Alamosban, szintén az Albuquerque-i étteremben adta át a titkos iratokat a tartótisztjének. Ő volt az, aki a programban az egyik legfontosabb folyamat, az ún. implózió kalkulációit készítette. Hall kicsempészte a szovjetek számára a Fat Man (Kövér ember) nevű plutóniumbomba részletes rajzait, sok más titkos kutatási adat mellett. Hall anyagait Saville Sax, harvardi szobatársa vitte el a szovjeteknek.
Mindkettejük neve szerepelt az FBI által feltört szovjet titkos táviratokban. Hall-t 1951-ben többször ki is hallgatták, de nem emeltek vádat ellene. A testvére, Edward Hall őrnagy ugyanis az amerikai légierő ballisztikus rakétaprogramjának egyik vezető mérnöke volt. A légierő tábornokai nem akarták elveszíteni az egyik legfontosabb emberüket, ezért
személyesen az FBI igazgatójánál, J. Edgar Hoovernél jártak közben a nyomozás leállítása érdekében.
Harry Gold, Fuchs futára, akinek Arno volt a szovjet fedőneve, semmilyen tudományos szerepet nem játszott a kémkedésben, de az ő vallomása alapján találták meg David Greenglass-t (szovjet fedőneve Kalibr), egy technikust, aki az Oak Ridge-i atomkutató központban dolgozott. Greenglass-t a sógora, Julius Rosenberg (szovjet fedőneve Antenna) szervezte be.
Fiatal voltam, nagyon éretlen és ostoba, de jó kommunista
- mondta erről később Greenglass.
A férfi részletes vallomást tett az FBI-nak. Eszerint a sógorának, Julius Rosenbergnek adta át a titkos anyagokat, amelyek legépelésében gyakran segített a testvére, Rosenberg felesége, Ethel. Rosenberg a legépelt anyagokat adta tovább a szovjeteknek. A részletes beismerő vallomásért cserében Greenglass enyhe ítéletet kapott, míg a Rosenberg-házaspárt kivégezték. A történészek szerint a feleség. Ethel halálos ítélete egy kommunista koncepciós perre emlékeztet, mivel ő semmiképpen nem követett el olyan súlyos bűncselekményt, mint a testvére, Greenglass, a férje, Julius Rosenberg, vagy még inkább Ted Hall.
Az alábbi videón a Rosenberg-házaspár peréről láthatnak korabeli filmhíradót:
George Koval amerikai mérnökről (szovjet fedőneve Gyelmar) a halála után, 2006-ban derült ki, hogy a Manhatten-tervben a szovjeteknek kémkedett. Ekkor ugyanis Vlagyimir Putyin elnök maga tisztelgett Koval emléke előtt, és poszthumusz kitüntette az Oroszország Hőse címmel. Az orosz védelmi minisztérium pedig közölte, hogy az első szovjet atombomba a Koval által lejegyzetelt és kijuttatott specifikációk alapján épült meg.
Rajtuk kívül Russell McNutt, Clarence Hiskey, Oscar Seborer, Alan Nunn May és Bruno Contercorvo is része volt a szovjet kémhálózatnak, közvetlenül Los Alamosban.
Pjotr Zarubin így beszél erről:
Az anyám 22 ügynökkel tartotta a kapcsolatot. Egyik sem ismerte az igazi nevét.
A belső kémhálózatot sok más ügynök segítette kívülről, pl. Morris és Lona Cohen, egy újabb házaspár. Liza Zarubina a férjet, Morrist bízta meg a Los Alamos körül működő kémhálózat vezetésével, míg Lona futárként dolgozott.
Lona Cohen egy alkalommal észrevette, hogy FBI-ügynökök állnak az Albuquerque-i pályaudvar peronjainál és minden utas táskáját ellenőrzik. Ezért a vécében egy papírzsebkendős dobozba rejtette a nála levő rajzokat és számításokat. A vonatnál megkérte az egyik nyomozót, hogy tartsa a dobozt, amíg kinyitja a retiküljét ellenőrzésre. Az ellenőrzés után szándékosan az ügynöknél hagyta a dobozt, és felszállt a vonatra. Egy perc múlva már futott is utána a férfi, és udvarias mosollyal átnyújtotta a dobozt a frissen kicsempészett atombomba-rajzokkal együtt.
A házaspár a legnagyobb titokban hagyta el az Egyesült Államokat 1950-ben, majd egy lengyelországi kitérő után Londonba költöztek. Itt buktatta le őket az MI5 1961-ben. 10 éves börtönbüntetést kaptak, de nyolc évvel később fogolycserével szabadultak és a Szovjetunióban telepedtek le.
Ezek azok a nevek, amelyek részben az FBI nyomozásai, részben más események nyomán nyilvánosságra kerültek.
Történészek szerint ugyanakkor sokkal több kémnek kellett lennie, mert az ellopott tudományos iratok száma több tízezer oldalt tesz ki.
Oroszország George Kovalt leszámítva máig nem kommentálja az amerikai atomprogramba beépített kémek személyéről szóló híreket.
1943-ban az FBI igazgatója, J. Edgar Hoover kapott egy névtelen levelet, amely név szerint, kémként említett több szovjet diplomatát, pl. Vaszilij Zarubint is. Zarubint náci kettős ügynöknek nevezte a levélíró, Lizát pedig japán kettős ügynöknek. Az FBI komolyan vette a levelet, és elkezdték figyelni a házaspárt.
Vaszilij nemsokára fekete pontokat kapott az NKVD személyzeti igazgatóságán, mert többször dührohamban tört ki diplomáciai eseményeken, sőt, amerikai kormánytagok jelenlétében kimondta több szovjet ügynök fedőnevét.
Amiért azonban hazarendelték, az egy újabb levél volt, egy Vaszilij Mironov nevű ügynöktől, egyenesen Sztálinnak címezve.
Ebben az állt, hogy Zarubin összejátszik az FBI-jal.
A kommunista diktátor azonnal Moszkvába rendelte a házaspárt és Mironovot. Pavel Szudoplatov, a GRU tábornoka szerint fél évig tartott Zarubinék átvilágítása és az amerikai működésük ellenőrzése.
A vizsgálat felmentette Vaszilijt és Jelizavetát, sőt, Liza megkapta a Vörös Csillag Érdemrendet, Mironov ellen pedig eljárás indult rágalmazás miatt. A tárgyalásán kiderült, hogy ő írta a Hoover FBI-igazgatónak is írt feljelentő levelet is. Ugyanakkor az is bebizonyosodott, hogy az ügynök skizofréniában szenved, ezért kényszergyógykezelésre ítélték a Gulág egy pszichiátriai börtönében. Innen 1945-ben információkat akart kicsempészni a katyni mészárlásról az amerikai nagykövetség számára. Miután lebukott, rövid tárgyalást követően kivégezték.
Az alábbi videón a világ legnagyobb bombájának, a szovjet Cár bombának a felrobbantása látható. A felvételek titkosságát a kétezres években oldották fel:
Vaszilij Zarubint vezérőrnaggyá léptették elő a háború után, és magas pozícióba jutott: ő lett a külföldi hírszerzés helyettes vezetője. Liza alezredesi rangban dolgozott az állambiztonsági minisztérium, az MGB 8. szekciójában, amely az Egyesült Államokkal foglalkozott. 1946-ben rendelkezési állományba helyezték, majd 1953-ban rövid időre újra szolgálatba léphetett, a belügyminisztérium szabotázsellenes osztályán. Sztálin halála és Lavrentyij Berija bukása után végleg elbocsátották.
Vaszilij Zarubin 1972-ben halt meg. A temetésén részt vett Jurij Andropov, a KGB vezetője, aki ezt mondta Zoja Zarubinának, Vaszilij első házasságából származó lányának:
Az egész KGB felvonulhatott volna, mindenki jönni akart, hogy elbúcsúztathassuk az édesapját, mert nálunk mindenki tisztelte és nagyra tartotta őt. De sajnos nem engedhettem meg, mert a külföldi ügynökök ott állnak a temető bejáratánál és mindenkit lefotóznak.
Vaszilij és Liza ekkor már nem voltak házasok. A háború után eltávolodtak egymástól, és a nő végül elhagyta a férjét. Hozzáment egy másik kémhez, Leonyid Ejtingonhoz, aki pl. Pekingben volt főkonzul. A férfit az 1950-es években letartóztatták, majd Sztálin halála után kiengedték a börtönből, de már nem térhetett vissza az állambiztonsági szervezetekhez.
Liza, aki felépítette minden idők legsikeresebb szovjet kémhálózatát az amerikai atombomba-fejlesztés központjában, 1987-ben halt meg Moszkvában. Leesett egy buszról.