В середине мая 1933 года Георгий Косенко прибыл в Харбин в качестве заместителя руководителя «легальной» резидентуры. Разведчику был выдан дипломатический паспорт на имя Георгия Николаевича Кислова. В столице Маньчжурии, оккупированной японской военщиной в 1931 году, он работал под дипломатическим прикрытием секретаря советского Генконсульства. В июне 1935 года Г. Н. Косенко назначается резидентом ИНО НКВД и одновременно по линии учреждения прикрытия повышается до должности вице-консула СССР.
В те года главной задачей внешней разведки являлась борьба с вооруженной белогвардейской эмиграцией, выявление ее планов и связей с иностранными державами, вынашивающими агрессивные планы в отношении нашей страны.
Политическая обстановка в Китае в тот период была весьма сложной. Наиболее сильные позиции в экономике страны занимала Англия. Против английского влияния в Китае активно выступала Япония, захватившая в 1931 году территорию Северо-Восточного Китая и создавшая там в марте 1932 года марионеточное государство Маньчжоу-го под управлением малолетнего императора Пу И. Япония рассматривала Китай как исключительно собственную сферу влияния, крупнейший рынок сбыта товаров и богатейший источник сырья для японской промышленности. Свои корыстные интересы в этой крупнейшей азиатской стране преследовали и США, стремившиеся потеснить Англию и Японию на китайских рынках. Военное столкновение между этими империалистическими державами было неизбежным. Советский Союз, имевший общую границу с Китаем протяженностью около пяти тысяч километров, не был заинтересован в превращении Китая в арену военного противоборства империалистических государств, которые могли в конечном итоге сговориться и попытаться решить свои проблемы за счет СССР.
Кроме того, в Маньчжурии, входившей в дореволюционный период в зону влияния России, имелась многочисленная, в несколько десятков тысяч человек, русская колония. Здесь же осели остатки контрреволюционных белоговардейских банд, потерпевших поражение в Гражданской войне и перешедших на содержание разведывательных служб Англии, Японии и США. Поэтому одним из основных объектов внешней разведки в Китае являлись эмигрантские формирования. При этом разведчики вербовали агентуру в первую очередь из числа эмигрантов, решивших возвратиться в СССР. После бесед им делался намек на то, что возвращение на Родину нужно заслужить. Так приобреталась агентура не только в среде белогвардейских эмигрантских организаций, но и в иностранных спецслужбах, с которыми они активно сотрудничали.
К моменту приезда Г. Косенко в Харбин в «легальной» резидентуре работало шесть оперативных и четыре технических сотрудника.
На связи у резидентуры была масса агентов, которые, однако, большой оперативной ценности не представляли. Начальник ИНО ОГПУ А. Артузов дал четкое указание переключить разведывательную работу резидентуры в Харбине на выявление планов вооруженной эмиграции и иностранных спецслужб по диверсиям, вредительству и шпионажу. Он предложил в кратчайший срок очистить агентурный аппарат от малоценных источников, «которые пользы нам не приносят, бюджет съедают и превратились из орудия борьбы в нашу собственную обузу». Начальник разведки предложил действовать быстро и решительно, чтобы в кратчайшие сроки создать вполне работоспособный агентурный аппарат.
Георгий Николаевич в течение десяти лет принимал активное участие в борьбе с белогвардейской эмиграцией, выявляя ее связи с подпольем в нашей стране, накопил значительный опыт оперативной работы. Поэтому неудивительно, что в Харбине он с первых дней активно включился в работу резидентуры. В представлении Г. Косенко на должность резидента, подписанном в начале июня 1935 года, отмечалось, что «являясь в течение двух лет заместителем резидента ИНО ОГПУ-НКВД в Харбине, он самым активным образом помогал резиденту и добился значительных результатов в оперативной деятельности».
В документе, в частности, подчеркивалось, что Г. Косенко через свои агентурные возможности выявил десять белогвардейских банд, сформированных японцами для заброски на советскую территорию. Им было установлено свыше ста восьмидесяти активных участников бандформирований, поставленных на учет в Центре. Благодаря полученной им оперативной информации, три банды (Карася, Якимова и Комиссаренко), направленные на нашу территорию, при переходе советско-маньчжурской границы были ликвидированы.
Георгию Косенко удалось также выявить 25 активных японских разведчиков, засылавшихся штабом Квантунской армии на территорию СССР. К отдельным из них были подведены агенты резидентуры, что позволило Центру быть в курсе вопросов, интересующих японскую разведку. Одновременно Косенко через агентурные каналы установил более 300 японских разведчиков, работавших под прикрытием в различных пунктах и учреждениях марионеточного государства Маньчжоу-го.
В результате оперативных мероприятий харбинской резидентуры, разработанных непосредственно оперработником, пять японских разведчиков были выведены на советскую территорию и арествоаны органами госбезопасности. Одновременно им была вскрыта и своевременно предотвращена провокация японской жандармерии (так называемое «дело ИНО ОГПУ»). Она заключалась в том, что японцы через завербованного ими белого эмигранта Воронина вербовали советских граждан в учреждениях СССР в Маньчжурии и на КВЖД от имени ОГПУ для освещения положения в совколонии. Своевременными мерами, предпринятыми резидентурой, все завербованные японцами лица были выведены в СССР, дали письменные показания, на основе которых советский наркомат иностранных дел заявил официальный протест японской стороне. Агентура Г. Косенко, задействованная в этой операции внешней разведки, не была засвечена и продолжала успешно освещать подрывную деятельность японских спецслужб. Через нее, в частности, были получены в дальнейшем ценные сведения относительно методов работы японской разведки.
Большое место в работе Георгия Косенко в Маньчжурии занимали вопросы выявления и нейтрализации диверсионно-террористических планов японской разведки и связанной с ней белогвардейской эмиграции. Так, благодаря предпринятым мерам возглавляемая им резидентура своевременно проинформировала Центр о заброске на советскую территорию с разведывательными заданиями японской агентуры из числа русской белой эмиграции (Вовк, Теплых, Муранов и др.). Была сорвана попытка японской разведки организовать через завербованного ею агента Сорокина взрыв в железнодорожном туннеле в районе станция Облучье. Г. Косенко заранее сообщил в Центр о готовящемся выводе в СССР члена белогвардейской организации Штальберга-Градова и агента японских спецслужб Лучанинова, перед которыми стояла задача по организации разведывательной и террористической деятельности на территории нашей страны.
Получение столь обширной и «острой» оперативной информации было непростым делом. Георгий Николаевич работал, как говорится, на износ, что сказалось на состоянии его здоровья. В конце 1935 года он серьезно заболел и в январе 1936 года был вынужден возвратиться в Москву. Врачи подлечили разведчика, и уже в мае того же года руководством разведки было принято решение о направлении его руководителем «легальной» резидентуры в Париж. В 1930-е годы внешней разведке органов государственной безопасности удалось создать во Франции разветвленную агентурную сеть, успешно сочетая «легальные» и нелегальные формы работы. Поскольку в тот период Франция играла важную роль в международной политике, перед советской внешней разведкой стояла задача выяснять позицию французского правительства по наиболее важным проблемам, в том числе его отношение к СССР и Германии.
Руководимая Г. Н. Косенко парижская резидентура получала значительное количество информации, в том числе документальной, по вопросам внешней и внутренней политики правительства Франции. Она имела источники информации в канцелярии президента Республики, в правительстве, в местных спецслужбах. Резидентуре удалось также получить доступ к документам английского посольства и дипломатических представительств некоторых других иностранных государств. Весьма эффективной, по оценке Центра, была работа парижской резидентуры и по линии научно-технической разведки. В частности, ей удалось получить документы и образцы новейших изобретений в области авиации, бронетанковой техники, стрелкового оружия.