Вальтер Николаи был руководителем германской разведки в годы Первой мировой войны. Около 1896 года Николаи впервые побывал в России, что дало ему возможность усовершенствовать русский язык и по возвращении представить доклад о состоянии русской армии. В 1904 году он закончил Военную академию Генерального штаба в Берлине. В 1906 году Николаи возглавил разведывательный пункт в Кёнигсберге, став первым офицером разведки штаба 1-го армейского корпуса в Кёнигсберге. До этого он изучил японский язык. Его собирались командировать в Японию для изучения опыта русско-японской войны, но поездка не состоялась. В 1906 году он еще раз побывал в России. Николаи удалось развернуть в пограничных районах России агентурную сеть. По его примеру должности офицеров разведки через год были созданы и в штабах других приграничных корпусов. В дальнейшем Николаи удалось расширить агентурную сеть и охватить ей обе столицы. Николаи вспоминал: «После моей командировки в Восточную Пруссию последовала двухлетняя строевая служба в качестве ротного командира в средней Германии. В июле 1912 г. я был переведен в Генеральный штаб, а в начале 1913 г. был назначен начальником разведывательного управления Большого генерального штаба. В качестве такового, я должен был одновременно руководить совместно с полицейскими властями борьбой с вражеской разведкой». В 1912 году он утверждал: «Правительство, чей Генштаб может предвидеть минимальные колебания акций на медь, сталь, хлопок, шерсть на бирже, а также следить за производством бензина и пищевых продуктов, нужных для армии, — такое правительство выигрывает сражение, еще не начав войны». Нельзя сказать, что германское правительство и Генеральный штаб перед началом войны не имели представления, что страны Антанты значительно превосходят Германию и ее союзников как по промышленному, так и по военному потенциалу. Но в Берлине надеялись на победу в молниеносной войне, когда противник не успеет развернуть все свои ресурсы.
В начале 1913 года майор Николаи был назначен руководителем разведывательной службы (отдел III В Генерального штаба), внесшей немаловажный вклад в раскрытие австрийского шпионского скандального дела Редля.
Перед новым назначением Николаи съездил на короткое время во Францию. Он отметил рост там антигерманских настроений и постоянное напоминание населению «…об Эльзасе и Лотарингии, с одной стороны, и введение его в заблуждение относительно военных приготовлений Германии, с другой».
Николаи понимал, что мировая война не за горами, и утверждал:
«Шпионаж — это война в мирное время. Разведке нельзя нанести удар разоружением. Интенсивный шпионаж должен предшествовать интенсивному вооружению для подготовки к войне».
Он изучал работу против Германии разведслужб России и Франции и сам до войны успел создать сеть из более чем 300 агентов в неприятельских и нейтральных странах. Но многие агенты не представляли большой ценности. А были ли среди них действительно значимые агенты, с достоверностью неизвестно даже сегодня. Разведчики, даже отставные, как правило, не пишут о тех агентах, которые не были провалены. А документы немецкой разведки времен Первой мировой войны в руки союзников не попали и не были опубликованы. Имена подавляющего большинства агентов так и остались неизвестными широкой общественности — такова специфика работы. Некоторые же получили всемирную известность. Самым, наверное, знаменитым агентом Николаи была Мата Хари, хотя до сих пор идут споры, была ли она в действительности немецкой шпионкой. Старейшим и одним из самых удачливых агентов был барон Август Шлюга, прослуживший в агентурной разведке полвека, оказавший Германии неоценимые услуги и, в отличие от многих своих коллег, благополучно скончавшийся в своем имении в возрасте 76 лет.
Важнейшим агентом Николаи считают Элизабет Шрагмюллер, выполнившую много заданий во Франции, Швейцарии, Бельгии, Англии, Италии. «Она отбирала агентов и обучала их, отправляя для выполнения заданий в нейтральные страны. У нее было отличное чутье, — она безошибочно делала выбор, разбиралась в психологии, обладала способностями организатора. Она была фанатичной патриоткой. Когда надо, жертвовала разведчиком ради дела».
Николаи возглавлял германскую разведывательную службу с 1913 по 1919 год. После окончания Первой мировой войны в звании полковника Николаи вышел в отставку и написал две книги мемуаров.
Николаи работал в составе экспертной комиссии Имперского института по изучению истории новой Германии. После окончания Второй мировой войны в 1945 году добровольно остался на территории, занятой советскими войсками. Николаи был вывезен из Германии в Москву, где был подвергнут тщательному допросу. Он жил на спецдаче НКГБ-МГБ в Серебряном Бору (по другим данным — в Бутырской тюрьме). Работал над записками мемуарного и аналитического типа по личному указанию Сталина.