В том же году Леман был назначен начальником отдела контрразведки на военно-промышленных предприятиях Германии. Вскоре, в советскую резидентуру им были переданы сведения о закладке на верфях более 70 подводных лодок, строительстве нового завода по производству боевых отравляющих веществ, копия секретной инструкции, касающейся 14 видов новейшего немецкого вооружения, а также копия секретного доклада "Об организации национальной обороны Германии". Им были также переданы описания демонстрировавшихся новых типов артиллерийских орудий, бронетехники, миномётов, в том числе дальнобойных орудий, а также бронебойных пуль, специальных гранат и твердотопливных ракет для газовых атак. На новый 1937 год Вилли Лемана и ещё троих лучших работников гестапо, наградили портретом Адольфа Гитлера с автографом и в серебряной рамке.
С годами сотрудничество Лемана с внешней разведкой СССР стало во многом иметь идейный характер, так как материально он был уже обеспечен: его жена получила в наследство гостиницу, приносящую неплохой доход, а доступ к секретной информации позволял увидеть подготовку Германии к мировой войне, что абсолютно не устраивало Лемана. Однако он не знал об обстановке в Советском Союзе, не ведал о массовых репрессиях, и по видимому, решил, что власти СССР поверили в пакт Молотова-Риббентропа. Это привело к тому, что в июне 1940 года он решился на беспрецедентный и чрезвычайно опасный шаг: опустил в почтовый ящик советского полпредства письмо, адресованное военному атташе или его заместителю. В письме он предлагал немедленно восстановить с ним оперативную связь.
Лишь в сентября 1940 года с Леманом встретился Александр Коротков - новый заместитель резидента НКВД в Берлине. К этому времени положение и обязанности Лемана в гестапо были столь обширны, что ему не требовалось даже иных заданий по получению информации. Леман передал в Москву ключ к шифрам гестапо, используемым в телеграфных ("Ферншпрух") и радиосообщениях ("Функшпрух") для связи со своими территориальными и закордонными сотрудниками. Среди других материалов было большое число документов, свидетельствовавших о том, что Германия начала подготовку к войне против СССР. В марте 1941 года он доложил, что в абвере в срочном порядке расширили подразделение, занимающееся ведением разведывательной работы против СССР. Весной 1941 года проинформировал советских разведчиков о предстоящем вторжении вермахта в Югославию. А 19 июня, вызвав разведчика на экстренную встречу, Леман сообщил, что в гестапо поступил текст секретного приказа Гитлера немецким войскам, размещённым вдоль советской границы. В нём предписывалось начать военные действия против СССР после 3 часов утра 22 июня.
После начала войны связь с Леманом была потеряна навсегда. И лишь в конце войны в руинах штаб-квартиры гестапо были обнаружены документы, где говорилось, что Вилли Леман был арестован гестапо в декабре 1942 года. Причины ареста указаны не были. Позднее удалось восстановить причину гибели агента. В мае 1942 года в Берлин был заброшен агент советской разведки Бек - немецкий коммунист Роберт Барт, добровольно сдавшийся в советский плен. Одной из целей агента было восстановление связи с Леманом для продолжения сотрудничества. На случай, если Леман откажется от сотрудничества, Бека снабдили обширным компроматом, в том числе с квитанциями о получении денег от советских разведчиков. Гестапо довольно быстро арестовало группу Бека и тот, под пытками, выдал все известные ему сведения о Лемане. В гестапо вычислили Лемана, но операцию по его ликвидации проводили тайно. Он был срочно вызван на службу в канун Рождества 1942 года, откуда уже не вернулся.
Точная дата смерти Лемана и место его захоронения неизвестны. В январе 1943 года в служебном вестнике гестапо было опубликовано извещение: "Криминальный инспектор Вилли Леман в декабре 1942 года отдал свою жизнь за Фюрера и Рейх". Гиммлер и Мюллер не стали докладывать Гитлеру о том, что в гестапо уже долгие годы работал советский агент. Факт предательства столь высокопоставленного офицера СС был скрыт. Даже жене Лемана не сообщили об обстоятельствах гибели мужа.
***
Пожалуй, наиболее точный ответ на вопрос: "Были прототипы у Штирлица?.." дал сам Юлиан Семёнов в своих книгах, многочисленных интервью и дневниковых записях, сохранившихся в его домашнем архиве, благодаря стараниям родных писателя, и в первую очередь, благодаря усилиям его младшей дочери. Ниже приведены некоторые из записей.
"...Я получаю множество писем сейчас. На конверте адрес: "Москва, Союз писателей, Семенову для Исаева-Штирлица". Разные люди, разных возрастов, национальностей, вкусов, просят дать адрес Максима Максимовича Исаева, чтобы начать с ним переписку. Мне даже как-то неловко отвечать моим корреспондентам, что Исаев-Штирлиц - персонаж вымышленный, хотя точнее следовало бы сказать вымышленно-собирательный...".