18 июля и 20 сентября последовали поездки в Лондон и Париж соответственно. Вечером 18 июля Пеньковский снова встретился с представителями ЦРУ-SIS, и эта встреча была первой из тринадцати встреч во время его трехнедельного пребывания в Лондоне. К концу визита он был опрошен тридцать раз.

Пеньковский, получивший в ЦРУ кодовое имя "Герой" (Hero), прибыл в Париж с целью посетить советскую торговую ярмарку; этот визит был одобрен начальником ГРУ генералом Иваном Серовым. По пути из аэропорта Пеньковский вручил Винну пакет с одиннадцатью роликами непроявленной пленки. Вдобавок к сведениям, имевшимся на роликах, у Пеньковского было еще много сведений на словах для команды ЦРУ-SIS. Он сообщил, что Р-12 (СС-4) "уже поставлены на вооружение и выпускаются серийно. Дальность ее полета 2500 километров. Р-24 (СС-5) готовится к серийному производству. Дальность 4500 километров. Обе приведенные мной дальности указаны для ракет с атомными боеголовками".

Материалы Пеньковского рассылали заинтересованным лицам в разведывательных ведомствах США и Великобритании через два специальных подразделения, созданных, чтобы защитить информацию и скрыть тот факт, что она исходит из одного источника. ЦРУ обозначало все документальные материалы Пеньковского "Ironbark" (Стальная кора), а его устные донесения получили кодовое название "Гаичка" (Chickadee). Британцы использовали обозначения "Рупия" (Rupee) и "Арника" (Arnica) соответственно.

Спецслужбы прикладывали предельные усилия в стремлении скрыть, что материалы "Стальная кора" и "Гаичка" исходят из одного источника. Из-за того, что некоторые факты, рассказанные Пеньковским в Лондоне, весьма отличались от предположений разведки США, директор ЦРУ Аллен Даллес попросил аналитика Реймонда Гартоффа проанализировать материал "Гаичка" вместе с другими материалами Пеньковского. Когда Гартофф спросил главу отдела Советской России Дэвида Мэрфи, исходят ли материалы "Гаичка" и "Стальная кора" из одного источника, тот ответил отрицательно[67].

Поездка Пеньковского в Париж стала его последним путешествием на Запад. Общая продолжительность трех серий встреч в Лондоне и Париже составила около 140 часов, дав около 1200 страниц машинописного текста расшифрованных стенограмм. Пеньковский также предоставил 111 экспонированных пленок, 99 процентов из которых оказались достоверными. Его донесения, письменные и устные, привели к подготовке приблизительно 10 тысяч страниц разведывательных донесений.

Вернувшись в Москву, Пеньковский продолжал встречаться с Дженет Чизхолм, получившей кодовое имя "Анна" (Anne). Однако после 19 января 1962 года, встречаясь с Анной, он заметил автомобиль, сделавший полный разворот на улице с односторонним движением. Это обстоятельство и двое людей в темных плащах на заднем сиденье автомобиля заставили Пеньковского прийти к выводу, что Анна находится под наблюдением КГБ. В результате он перешел к использованию закладок — мест, где документы могут быть спрятаны до момента, когда их заберет ЦРУ. Чтобы уменьшить шанс обнаружения, ни одно место закладки не использовалось дважды, и ежемесячно производилась только одна закладка и одно изъятие[68].

Возобновившийся интерес КГБ к отцу Пеньковского породил дальнейшие проблемы. В письме от 5 марта он информировал ЦРУ и SIS, что запланированная поездка в Италию откладывается, а поездка в Женеву отменяется. Он надеялся поехать в Соединенные Штаты в апреле, но отмечал, что "в настоящее время дела идут плохо, потому что контрразведка КГБ копается в моем прошлом из-за моего отца". Возможно, к тому времени КГБ уже на самом деле больше интересовала деятельность сына. Поездки в Бразилию и на Кипр в мае и июле не состоялись из-за КГБ.

Несмотря на свою тревогу и усиленный надзор КГБ, Пеньковский продолжал делать закладки материала. 5 сентября, посетив прием в американском посольстве, он передал кое-какой материал. 6 сентября представители Запада видели его до ареста в последний раз. 12 октября Пеньковский был арестован — очевидно, потерпев провал из-за регулярного надзора за Дженет Чизхолм[69]. Роль ее мужа в SIS была известна КГБ благодаря Джорджу Блейку, служившему вместе с ним в Берлине. Винн был арестован в Венгрии 2 ноября. Советы так и не узнали о масштабах деятельности Пеньковского, но того, что им было известно, было достаточно для смертного приговора. Во время суда в мае 1963 года его положение в ГРУ не упоминалось. Это не только бы означало публичное признание роли ГРУ в деятельности Госкомитета по координации научно-исследовательской деятельности, но и означало бы признание существования ГРУ. Пеньковский был казнен 16 мая. Винн был приговорен к 8 годам тюремного заключения и был обменян на Конона Молоди в апреле 1964 года.

Вклад Пеньковского подытожен в совершенно секретном отчете "Позитивный вклад Пеньковского", подготовленном советским подразделением ЦРУ. Сообщение Пеньковского, что СА начинают действовать с высоты 4000 футов, позволило стратегическому командованию ВВС разработать новую тактику полетов ниже этой высоты. Он также предоставил копию "Советского полевого устава" и черновики его новой редакции 1962 года, содержавшие уникальную информацию о предполагаемом использовании ядерного оружия на поле боя, а также оперативные процедуры по защите войск.

В отчете ЦРУ Пеньковскому также воздается должное за передачу полных технических характеристик всех советских тактических баллистических ракет "земля-земля" и универсальных ракет, а также уникальную информацию о сопровождающей их наземной аппаратуре.

В материалы Пеньковского входила статья министра обороны Родиона Малиновского, которую ЦРУ считало "лучшим документом о тактике советских бронетанковых войск, когда-либо полученным департаментом войск". 43-страничная статья, отпечатанная через один интервал, содержала тактико-технические характеристики советских танков Т-55 и Т-62 и оказала важнейшее влияние на разработку американского танка М-60.

Пеньковский предоставил эту и все другие статьи, опубликованные в "Специальной коллекции" важнейшего советского военного журнала "Военная мысль". И хотя ЦРУ было известно о существовании секретной версии этого журнала и оно добыло немало ее номеров, лишь Пеньковский открыл факт, что существует и совершенно секретная версия. Первый номер, опубликованный в 1960 году, содержал статьи "Обзор недостатков теории военного искусства", "Некоторые проблемы современных операций", "Новые достижения в оперативном искусстве и тактике", "Приемлемость современных средств и методов ведения боевых действий", "Разведка на уровне современных задач" и "Вопросы управления ракетными войсками в наступательной операции".

Он также предоставил несколько других оборонительных публикаций, включая три ("Собрание сведений по артиллерии", "Избранная информация о ракетных войсках и артиллерии" и "Информационный бюллетень ракетных войск"), рассылавшиеся офицерам лишь по "специальному списку". В "Избранную информацию о ракетных войсках и артиллерии" входили графики и формулы для боеголовок в связи с химическим и ядерным оружием, информировавшие читателя об оптимальной высоте взрыва химических боеголовок, расчетных районах заражения при различных погодных условиях и результирующих потерях вражеских войск.

Вклад Пеньковского в контрразведывательную деятельность не менее феноменален. Он назвал сотни офицеров КГБ и ГРУ, включая всех выпускников своего курса в Военно-дипломатической академии и работников пунктов ГРУ на Цейлоне, в Индии, Египте, Париже и Лондоне.