1937年7月7月，中國抗日戰爭全麵爆發。莫斯科指示佐爾格搜集有關情況，預測戰爭前途。佐爾格以記者的身份到沈陽、張家口等10多個中國城市及其附近鄉村采訪中日軍人、老百姓和中國抗日組織的領導人，綜合有關情報，最後向蘇聯報告：戰爭將是長期的，日本難以取勝。斯大林參考佐爾格的報告，決定援華抗日，讓中國拖住日本，減輕日本對蘇聯的壓力。
1938年5月，蘇聯遠東軍區留希科夫少將越過中蘇邊境向日本方麵叛逃。叛逃者立即被押到東京。留希科夫是負責蘇聯遠東情報事務的高級官員，除了掌握大量蘇軍機密情報外，還掌握了蘇聯諜報通信的密碼，一旦被日本人獲取，後果十分嚴重。由於佐爾格是單線與總部聯係的，留希科夫沒有掌握他的情況。因此，莫斯科致電佐爾格：盡一切可能得到“Y”（留希科夫的代號）的情況。佐爾格原打算在審訊他以前把他幹掉，但由於日本軍部對他嚴加保護，無法接近他。怎麼辦？正當他百思不得其法的時候，奧特少將給他來電話說有要事相商。佐爾格立即驅車前往。奧特開門見山地說：明天日本人要正式訊問留希科夫。為了表示德日友好關係，日本特高課同意柏林派特別調查組參加訊問，柏林指示他倆前去。佐爾格表麵故作震驚，立即表示服從。審訊過後，佐爾格立即向莫斯科發了一份密電：熊已被解剖，獸醫掌握了它的神經脈絡和五髒器官位置。莫斯科接到電文後，知道留希科夫已將蘇軍在遠東的情況和遠東諜報密碼交給了日本人，立即采取補救措施，堵住了缺口。
1938年，日蘇關係十分緊張。佐爾格從日本社會的種種事件和收集到的有關材料分析得出結論並報告莫斯科：關東軍正在積極準備向蘇聯發動武裝入侵。蘇軍加強了戰備。哈勒欣河之戰前夕，關於關東軍部署、武器裝備、戰爭物資的運輸等詳細情報，又及時送到了莫斯科。開戰後，蘇軍獲勝。日本被迫與蒙古人民共和國簽訂停戰協定。
1939年9月1日，德軍進攻波蘭。幾個月前，有關這個問題征兆的報告同樣送到了莫斯科，遺憾的是沒有引起蘇聯的重視。
1941年5月，德國新任駐泰國大使館陸軍武官肖爾中校來到東京。作為佐爾格的朋友，他向佐爾格透露了希特勒可能將於6月20日或推遲二三天進攻蘇聯的情報。佐爾格徹底摸清情況後，用無線電通知莫斯科：德國將於6月22日進攻蘇聯，兵力為170—190個師。
1941年8月23日，日本最高統帥部在東京開會，作出“今年不向蘇聯宣戰”的決定。佐爾格立即向莫斯科報告了會議情況。斯大林從東線抽調準備用於對付日本進攻的11個步兵師約25萬人到西線作戰，將德軍遏製在莫斯科城下。
約在1941年10月中旬，佐爾格又向莫斯科報告：日美關係相當緊張，日本不可能幾周內向蘇聯開戰。
……佐爾格的所作所為早就引起了日本憲兵和特高課的注意。但日本礙於日德友好而佐爾格是德國大使館的貴賓，不敢輕易下手。東京警察廳曾將他的情人石井花子叫去盤問。花子說這純粹是信口雌黃，根本沒有這回事。實際上，佐爾格從未跟她透露過自己的真實身份。佐爾格知道石井花子被傳訊後十分震驚，但表麵故作鎮靜，並大膽而禮貌地批評警察廳打擾了一位盟國朋友，弄得警察廳長十分尷尬，隻好賠禮道歉。然而，警察廳並沒有就此罷休，決心從打擊日本共產黨入手。警察廳首先拘留了曾於1939年被捕的日共黨員伊東立的管家青柳喜久代，通過她供出了美共黨員北林智子，北林智子在受審時無意中提到了宮木的名字。日本當局立即逮捕宮木，宮木受刑不過，於10月12日招出佐爾格及其他小組成員。於是，佐爾格拉姆賽小組的全體成員均被逮捕。
蘇聯突害怕佐爾格案件影響日蘇之間的“和平”關係，矢口否認佐爾格是蘇聯間諜。
佐爾格在獄中，一口咬定自己是德國間諜，企圖擺脫絕境。盡管受盡非人的酷刑，但他“對國際共產主義保持著金石般的信心。”
佐爾格戰後還活著的傳說純屬無稽之談。實際上，佐爾格於1944年在東京被秘密絞死，終年49歲。
1964年11月5日，蘇聯政府追授佐爾格為蘇聯英雄。為了紀念他，蘇聯的一艘油船、莫斯科的一條街道以佐爾格命名。1965年，蘇聯還發行過佐爾格紀念郵票。
（徐永漢）