Про противоборствующий лагерь советские спецслужбы также не забывали, помогая испанским республиканцам не только своими советниками, но и прямой организацией диверсий в тылу франкистов. В том числе рассматривалась и возможность организации покушения на самого Франко, для чего предполагалось использовать уже завербованного НКВД английского молодого разведчика Кима Филби, работавшего при штабе Франко под легендой британского журналиста.
Испанские тропы тайной войны прошли почти все ведущие специалисты по тайным акциям из спецслужб Советского Союза: Медведев, Ваупшас, Прокопюк, Акулов, Коробицын, Эйтингон, Василевский, Орловский, Рабцевич и другие. Здесь руководил тайными диверсиями в тылу Франко знаменитый советский разведчик Ходжа Мамсуров (в Испании известен как товарищ Санти), один из главных специалистов военной разведки СССР по тайным акциям за рубежом, организатор взрыва в соборе Софии в 1925 году, едва не убившего болгарского царя Бориса и премьер-министра Цанкова. В Испании он был инструктором специального партизанского корпуса армии республиканцев, предназначенного для действий в тылу врага. После возвращения в 1938 году из испанской командировки Мамсуров получил в Разведупре повышение и возглавил весь специальный отдел этой спецслужбы по диверсиям (Отдел А), сменив на этом посту переведенного на командную должность в войска Гая Туманяна. Мамсуров затем сохранял должность главного диверсанта ГРУ и в годы Второй мировой войны.
Здесь же, в Испании, начинал свой путь будущий основатель спецназа советского ГРУ Илья Старинов, один из лучших специалистов советских спецслужб по диверсиям во вражеском тылу. Он был инструктором уже чисто диверсионной бригады испанской республиканской армии под началом Доминго Унгрии и Антонио Буйтраго, ходил с ней в тыл к франкистам. Именно из опыта действий этого диверсионного спецназа испанцев Старинов вынес свою главную идею о необходимости создания при ГРУ особых спецформирований, за что позднее и назван «отцом советского спецназа».
Отсюда же бежал в опасении повторить путь Берзина и главный резидент НКВД Орлов, по мнению многих до побега бывший одним из лучших в 30-х годах оперативников внешней разведки ГПУ и НКВД, в рядах ЧК состоявший с 1920 года. Его заместитель в Испании Белкин также после этого отозван в СССР, правда, репрессий избежал, на место Орлова в Испании резидентом назначен Эйтингон. Хотя «проглядевший» измену своего начальника заместитель резидента Белкин в Москве долго допрашивался и проверялся, будучи отстранен от работы в разведке НКВД, арест Белкина тоже явно готовился, его спасло только снятие с поста главы НКВД Ежова и чуть ослабшая хватка «ежовых рукавиц» вокруг советских разведчиков. Белкина просто уволили из органов безопасности и со вступлением СССР в войну с Германией отправили в армию обычным политруком. Хотя затем по ходатайству Берии его вернули в разведку как опытного сотрудника. В 1942 году он будет заброшен с секретной миссией в формально нейтральный в той войне Иран для установления контактов с курдским движением, где умрет, заболев тифом.
Из Испании будет вызван и расстрелян в Москве главный тогда специалист по закулисным переговорам советской разведки Марсель Розенберг. Та же участь постигнет выполнявших ответственные задания советской разведки в Испании Уманского, Салныня, Сыроежкина (известного в Испании под кличкой Гранде – Большой). Отозванная из Испании советская разведчица Беленькая (жена одного из руководителей «Особой группы» НКВД Перевозчикова, тоже расстрелянного в 1941 году своими) в ожидании неизбежного ареста покончила с собой в Москве. Так что период больших репрессий по-новому расцветил и историю тайных операций советских спецслужб в Испании, пришедшихся с Большим террором на одни и те же годы.
При этом отметим, что спецслужбы республиканского правительства Испании – контрразведка СИМ и Генеральная дирекция безопасности (тайная полиция, или Секуридад) стали первыми союзными советскими спецслужбами другого государства, если не считать спецслужб Монголии, чьи возможности были достаточно ограниченными. Здесь, в Испании, советская разведка впервые провела полномасштабную репетицию привлечения к своим операциям союзной спецслужбы, особенно охотно сотрудничал с НКВД в Испании глава Генеральной дирекции безопасности Ортега и его сотрудники в этой службе безопасности республиканцев. Сотрудники этой спецслужбы (Кастильо, Хименес и др.) участвовали не только в тайных операциях против франкистов, но и в ликвидациях нежелательных для НКВД лиц в лагере собственных союзников. Хотя и руководители СИМ Баса и сменивший его затем Барутель тоже стали преданными исполнителями воли НКВД.