Liên Xô đã nỗ lực thu thập thông tin tình báo về chương trình bom nguyên tử của Anh và Mỹ mà sau này là Dự án Manhattan. Trong chiến dịch Enormoz, các đặc vụ Liên Xô đã tuyển một số nhà khoa học tại phòng thí nghiệm Los Alamos. Phải mãi sau Chiến tranh Thế giới thứ hai người ta mới biết quy mô mạng lưới gián điệp hạt nhân của Liên Xô khi Mỹ và Anh giải được mật mã trong các bức điện của Liên Xô. Dự án phá mật mã Liên Xô của Mỹ và Anh có tên Venona, tới năm 1995 mới được giải mật.
John Cairncross
Cairncross làm thư ký riêng cho ông Maurice Hankey, quan chức Anh cấp cao tham gia Tube Alloys, chương trình nguyên tử bí mật của Anh trong Thế chiến II. Ở vị trí này, ông đã trao cho Liên xô một danh sách các nhà khoa học nguyên tử Mỹ và nhiều người đã rò rỉ thông tin về báo cáo đánh giá triển vọng chế tạo bom nguyên tử của Anh vào năm 1941.
Sau khi bị tình báo Anh MI5 thẩm vấn trong những năm 1960 và thừa nhận là gián điệp cho Liên Xô, Cairncross đã đổi thông tin để được miễn truy tố. Năm 1990, ông cuối cùng được xác định là “người thứ năm” trong nhóm gián điệp khét tiếng đã từng gặp tại Đại học Cambridge những năm 1930. Cairncross chết ngày 8/10/1995 ở Herefordshire, Anh.
Melita Norwood
Là gián điệp lâu nhất của Liên Xô tại Anh, Norwood làm thư ký cho giám đốc dự án Tube Alloys. Dưới vỏ bọc một cuộc sống có vẻ bình thường ở ngoại ô London, bà đã chuyển thông tin cho các đặc vụ Liên Xô suốt Thế chiến II và tận những năm 1970.
Hiện chưa rõ những thông tin Norwood đã giúp Liên Xô thế nào trong chương trình hạt nhân, nhưng bà đã được chính thức vinh danh khi bà thăm Moskva năm 1979.
Cuối cùng, khi bị lộ là gián điệp vào những năm 1990, Norwood vui vẻ thừa nhận những gì mình đã làm và cho biết bà sẽ làm lại điều đó.
Klaus Fuchs
Fuchs là một nhà vật lý sinh ra ở Đức, chạy tới Anh năm 1933 và trở thành công dân Anh năm 1942. Lúc đó, ông đã đề nghị làm gián điệp cho Liên Xô. Cuối năm 1943, Fuchs đã tham gia một nhóm nhà khoa học Anh tới Los Alamos để làm việc cho dự án Manhattan và sau này, ông đã giao những thông tin quan trọng về thiết kế vũ khí nguyên tử cho Liên Xô, giúp họ đẩy nhanh chương trình hạt nhân.
Sau khi các bức điện của Liên Xô được giải mã, Fuchs lộ thân phận gián điệp. Ông đã thừa nhận vào đầu năm 1950. Lời khai của ông khiến giới chức bắt được Harry Gold, một người đưa tin quan trọng cho các gián điệp ở Los Alamos.
David Greenglass
Đến lượt mình, Gold đã khai ra tên của David Greenglass, một thợ máy của Lục quân Mỹ, từng làm việc tại cơ sở hạt nhân bí mật tại Oak Ridge, Tennessee rồi được giao nhiệm vụ tại Los Alamos năm 1944.
Được anh rể là Julius Rosenberg tuyển làm gián điệp cho Liên Xô, Greenglass đã giao thông tin cho Liên Xô giữa năm 1945, gồm có một bản phác thảo bằng tay và các ghi chú mô tả một loại bom nổ dồn.
Trong lần thú nhận năm 1950, Greenglass đã nhắc đến chị gái mình là Ethel Rosenberg, người đã đánh máy các ghi chú được gửi cho Liên Xô.
Nhờ hợp tác mà Greenglass được giảm án và vợ được miễn tội. Dựa trên lời khai của Greenglass, vợ chồng Rosenberg đã bị kết án và hành quyết tháng 6/1953.
Russell McNutt
McNutt là một kỹ sư dân dụng tại thành phố New York và là bạn của Julius Rosenberg, người đã khuyến khích ông này nhận một việc làm năm 1943 ở Kellex, một công ty xây dựng nhà máy khuếch tán khí để tách urani tại Oak Ridge.
Rosenberg đã kết nối McNutt với cơ quan an ninh KGB của Liên Xô. Mặc dù ông trao cho người Liên Xô thiết kế nhà máy, nhưng McNutt từ chối đề nghị của Kellex về chuyển từ New York tới Oak Ridge, nơi ông ta có thể tiếp cận nhiều dữ liệu khoa học hơn.
Cục Điều tra Liên bang Mỹ (FBI) đã thẩm vấn McNutt vì ông ta thân với Rosenberg, nhưng họ không bao giờ nghi ông ta là gián điệp. Sau chiến tranh, McNutt đã làm việc cho công ty Gulf Oil và là nhóm trưởng bộ phận Guld-Reston, nơi phụ trách xây dựng cộng đồng theo kế hoạch ở Reston, Virginia – ngay cạnh trụ sở Cục Tình báo Trung ương Mỹ ở Langley.
Về sau, việc McNutt làm gián điệp được tiết lộ trong sổ ghi chép của Alexander Vassiliev, nhà báo và là cựu nhân viên KGB, người từng ghi chép các thông tin nhạy cảm của KGB từ năm 1930-1950.
Clarence Hiskey
Hiskey là một nhà hóa học, bắt đầu làm việc trong lĩnh vực khuếch tán khí tại Đại học Columbia và sau này được điều tới Phòng thí nghiệm Luyện kim ở Chicago, một bộ phận quan trọng khác của dự án Manhattan. Hiskey đã chuyển thông tin cho GRU, tình báo quân sự Liên Xô chứ không phải KGB.
Sau khi ông bị phát hiện gặp điệp viên Liên Xô Arthur Adams năm 1944, các quan chức tình báo Lục quân Mỹ đã bắt Kiskey đi quân dịch và đưa ông ra tận Alaska.
Lý do phía Mỹ không muốn bắt Hiskey vì nếu họ làm vậy, họ sẽ làm lộ thông tin rằng Hiskey đang làm việc trong dự án tối mật này. Hiskey bị triệu tập để lấy lời khai trước một ủy ban quốc hội sau chiến tranh, nhưng từ chối trả lời câu hỏi về việc bị nghi làm gián điệp. Phía Mỹ thực sự không có bằng chứng cụ thể về Hiskey làm gián điệp.
Hiskey tiếp tục dạy hóa học tại Viện Bách khoa Brooklyn và làm việc tại một số công ty công nghệ sinh học.
Theodore Hall
Khi các bức điện tín của Liên Xô được giải mật giữa những năm 1990, cái tên Theodore Hall xuất hiện. Đây là nhà vật lý trẻ nhất trong dự án Manhattan, là điệp viên thứ ba từng bị nghi ngờ trong một thời gian dài (sau Fuchs và Greenglass) tại Los Alamos.
Với mật danh Mlad, Hall đã tiếp cận các đặc vụ Liên Xô cuối năm 1944 và sớm trao cho họ cập nhật quan trọng về quá trình phát triển bom pluto. FBI lần đầu biết về các hoạt động gián điệp của Hall đầu những năm 1950. Do Hall không thừa nhận, FBI đã để cho ông này đi thay vì để lộ dự án Venona với Liên Xô. Về sau, Hall tới Anh và trở thành một người tiên phong trong nghiên cứu sinh học.
Oscar Seborer
Năm 2019, Harvey Klehr, giáo sư danh dự về chính trị và lịch sử của Đại học Emory đã phát hiện ra sự tồn tại của một điệp viên Liên Xô thứ năm tại Los Alamos sau khi rà soát các tài liệu giải mật gần đây của FBI.
Osca Seborer có mật danh Godsend, là con trai của hai người nhập cư Do Thái từ Ba Lan, là kỹ sư điện và làm việc tại Los Alamos từ năm 1944 tới 1946. Mặc dù chưa rõ chính xác Seborer đã trao cho Liên Xô thông tin gì, nhưng công việc của người này liên quan hệ thống dây của chốt nổ quả bom nguyên tử, do đó ông có thể tiếp cận nhiều thông tin hơn Fuchs và Hall, trong đó có những thông tin tình báo quan trọng về phương pháp nổ dồn.
Hiện tại, Giáo sư Klehr cho biết vẫn chưa rõ Seborer trao những gì cho Liên Xô, chỉ biết đó là thông tin rất quan trọng. Tới lúc FBI biết về hoạt động gián điệp của Seborer giữa những năm 1950, ông này đã rời Mỹ và định cư ở Nga và sống tới khi chết năm 2015.