Działalność szpiegowską na rzecz brytyjskiej Tajnej Służby Wywiadowczej (MI6), rozpoczął podczas pracy w Kopenhadze w 1974 roku.
Powrót do Moskwy W 1978 roku Gordijewski wrócił do Związku Radzieckiego, do Moskwy, gdzie przebywał aż do 1982 roku, kiedy skierowano go do pracy w ambasadzie radzieckiej w Londynie.
Funkcja rezydenta KGB w Londynie W 1985 roku Oleg Gordijewski objął funkcję rezydenta KGB w Londynie, nadal spotykając się regularnie z prowadzącym go oficerem MI6 i przekazując mu najtajniejsze informacje jakimi dysponował. Lecz jego kariera podwójnego agenta dobiegała końca. Za oceanem, w Waszyngtonie, miało miejsce wydarzenie, którego konsekwencje mogły być śmiertelne dla Gordijewskiego.
Zdemaskowanie 16 kwietnia 1985 roku do ambasady Związku Radzieckiego w Waszyngtonie wszedł wysokiej rangi oficer CIA, Aldrich Ames, i przekazał tamtejszemu rezydentowi KGB kopertę, w której była kartka z nazwiskami dwóch oficerów KGB współpracujących z CIA i MI6. Za tę informacje Ames zażądał kwoty 50 tysięcy dolarów, którą otrzymał miesiąc później. Jedno z dwóch nazwisk znajdujących się w kopercie brzmiało Oleg Gordijewski.