1947年7月，联邦调查局特工比尔・哈维，负责调查美国原子弹泄密事件，但是花费了两年多时间，调查毫无结果，内心烦闷的哈维，因嗜酒如命，被胡佛开除公职。哈维立刻带着他在联邦调查局学到的宝贵知识投奔到中情局特别行动处。

1944年11月，战略情报局特工从芬兰战场上得到一本苏联密码本的残存部分。这个密码本虽然残缺不全，却有无线电通讯中一些最普通的指示字组。杜诺万局长把这本密码本秘密地复制下来，保存至今。正是这意外的发现为哈维的破案工作打开了缺口。

也许是苏联人的疏忽，或是苏联人对于自己的密码体系过于自信，他们将一批完全相同的加密“乱数”发给了好几个大使馆。

所谓加密“乱数”是指用书报杂志或任何公开刊物的行页作为参照码，选择出一个数，事先为使用密码的双方知晓；这些数字被加到密码本上的底码里，便产生了外人不知所云的密报。如果发报人和收报人采用“页式一次一密”的方法，这种密码是根本无法破译的。不幸的是苏联人竟将一批完全相同的加密“乱数”发出，使美国密码专家得以进行分析和比较，他们借助于这本残缺不全的密码本，成功地破译了一些被搁置在冷落旮旯的苏联人的密码电报。其中一份是一个在纽约的苏联间谍于1945年发向莫斯科的报告，内容是英国丘吉尔首相给杜鲁门总统的私人电报。这说明，有一个受到重用并窃据高位的苏联间谍正窝藏在英国驻美国大使馆里。

密报中还表明，“曼哈顿工程”确实已被苏联人打入了。

正当哈维和他的同事们为揭开原子弹间谍案陷入困境时，密码专家又破译了两份密码电报，终于为他们拨开了笼罩在眼前的迷雾。两份密报都谈到了同一个人。第一份密报谈到，提供情报的人有个姐姐在美国大学里工作。第二份密报向莫斯科详细汇报了这个人所提供的在第二次世界大战期间美国原子弹技术研制的进展情况。

克劳斯・福克斯

经调查，在参与“曼哈顿工程”的人当中，有一个名叫克劳斯・福克斯的英国物理学家，他出生于德国，他的姐姐克里斯特曾在斯沃斯莫尔学院任职。这样，富克斯姐弟俩成为首先被怀疑的对象。

联邦调查局根据中情局提供的上述线索，对照古曾科当年揭发的材料，终于明白了一切，并迅速通知了英国方面。1950年2月2日，福克斯在英国的哈威尔被捕，当时他正在英国的一个原子能研究机构任职。

福克斯是个典型的理想主义者，他似乎并不认为自己在犯罪。英国军情六处（亦译军情六局，负责对内反间谍工作）对他进行审讯时，他毫无顾忌地把自己的间谍活动和接触的秘密关系兜底全倒了出来。

他承认，他曾把所了解到的关于美国原子弹研究工作的秘密情报交给了苏联人。

据近年来俄罗斯披露的材料，富克斯提供的关键技术资料使苏联的原子弹研制工作取得了突破性进展，至少提前了3年的时间。他还揭发了一名在苏联出生的美国公民哈里・戈尔德是他的情报关系人，此人现住在费城。军情五处把审讯的结果转告给联邦调查局局长胡佛，胡佛立即向总统杜鲁门作了汇报。

早在1945年，根据古曾科和本特利揭露的情况，联邦调查局曾对美军机械师戈尔德和另外一些人进行过侦查，由于没有发现确切的罪证，侦查工作只好不了了之。现在根据福克斯的口供，联邦调查局正式逮捕了戈尔德。于是对戈尔德进行了深入的审讯，在事实与压力面前，戈尔德终于承认了自己的间谍活动，并向联邦调查局交待了他所有的情报关系，其中包括他的姐夫罗森堡是该间谍网的领导人。

哈罗德・金・菲尔比

然而，为了避免暴露菲尔比的身份，克格勃决定抛弃罗森堡夫妇，因此没有通知他们撤离美国。

联邦调查局在掌握了埃塞尔・罗森堡和朱利斯的确切证据后，于1950年7月17日立即执行逮捕令。

在法庭上，联邦调查局只提供了戈尔德的证词和其他的一些证据，但没有出示密码电文。罗森堡夫妇坚决否认对他们的指控。尽管如此，法庭还是判处他俩死刑。

与此同时，苏联在国际上发起了“援救罗森堡夫妇”的舆论浪潮，从西欧到美国，请愿书和呼吁书铺天盖地的飞来，就连罗马教皇保罗庇护十二世也致电新上任的艾森豪威尔总统，希望赦免罗森堡夫妇。

德怀特・戴维・艾森豪威尔

1953年6月2日，联邦调查局监狱处处长贝内曾找过朱利斯・罗森堡，保证说，如果他们同意与警方通力合作，可以赦免。6月19日夜23时，埃塞尔・罗森堡先受电刑死去。轮到朱利斯了，他像妻子一样，临刑前再次申诉自己无辜。电刑并非如人们想象的那样，一通电人就死。受刑人通电后，要抽搐好几秒钟后才死去，其情景煞是可怕。

从此，一个在美国埋藏很深的窃取原子弹机密的间谍集团彻底瓦解了。