Наряду с боевой деятельностью они создавали в захваченных противником городах резидентуры, обеспеченные радиосвязью с Центром, которые вели наблюдение за передвижением войск противника.
Одновременно для сбора информации использовались радио— и авиаразведка, рейды войсковых разведчиков, захват «языков» и т.д.
Во время битвы за Москву усилия войсковой разведки способствовали установлению точных сроков проведения немцами операции «Тайфун», выявили переброску под Москву к 11 ноября девяти новых дивизий, раскрыли замысел противника по окружению Тулы. Все это позволило Верховному командованию организовать оборону Москвы, а 6 декабря начать контрнаступление, в результате чего немецкие войска были отброшены от столицы на 100—250 километров и понесли огромные потери.
Однако Сталин не был удовлетворен работой военной разведки. Для рассмотрения ее деятельности по итогам первых месяцев войны вопрос о ней был поставлен на заседании Государственного Комитета Обороны. К этому времени начальник Разведуправления Генштаба РККА Ф.И. Голиков был переведен на должность командующего 10-й армией, а на прежнем посту его сменил генерал-майор А.П. Панфилов. ГКО отметил следующие недоработки в работе Разведуправления:
— организационная структура Разведуправления не соответствовала условиям работы в военное время;
— отсутствовало должное руководство Разведуправлением со стороны Генштаба РККА;
— материальная база военной разведки была недостаточной, в частности, отсутствовали самолеты для заброски разведчиков в тыл противника;
— в Разведуправлении отсутствовали крайне необходимые отделы войсковой и диверсионной разведки.
После этого в военной разведке началась полоса структурных изменений и преобразований, проходивших на основании приказа наркома обороны И.В. Сталина от 16 февраля 1942 года. Разведуправление было реорганизовано в Главное разведывательное управление (ГРУ) с соответствующими структурными и штатными изменениями. Однако на этом реорганизация не закончилась, и 22 ноября 1942 года приказом наркома обороны войсковая разведка была выведена из состава ГРУ, а разведотделам фронтов запретили вести агентурную разведку. Одновременно ГРУ перешло из подчинения Генштабу РККА в подчинение наркому обороны, а его задачей стало ведение всей агентурной разведки за рубежом и на оккупированной немцами территории СССР. Тем же приказом в составе Генштаба создается Разведывательное управление (РУ), на которое возлагалось руководство войсковой разведкой. Начальником ГРУ был назначен генерал-майор И.И. Ильичев, а начальником РУ Генштаба — генерал-лейтенант Ф.Ф. Кузнецов.