Kilkukrotnie podróżował do miejscowości okręgu Telemark, by nawiązać kontakty z lokalnymi liderami Milorgu w Kongsbergu, Porsgrunnie, Notoddenie, czy Rjukanie. Udzielał się w wydawaniu nielegalnej gazety „Vi vil oss et land” (Żądamy kraju dla siebie). W tym czasie poznał również swego późniejszego przyjaciela – Knuta Hauglanda, który - dzięki nabytym wcześniej umiejętnościom - zajmował się nawiązywaniem łączności radiowej z Wielką Brytanią. W 1941 r. Sønsteby przedostał się do Szwecji, gdzie nawiązał kontakt z brytyjską tajną agencją rządową – Special Operations Executive (SOE), stając się bezpośrednim kontaktem tej organizacji z norweskimi grupami oporu w okręgu Oslo. Jego pierwsza próba przedostania się do Anglii nie powiodła się z powodu odmrożenia nogi w drodze do portu w Ålesund. Wrócił do Szwecji i przez cały 1941 r. wykonywał liczne misje kuriersko-wywiadowcze do Norwegii dla ambasady brytyjskiej w Sztokholmie. W 1942 r. wziął udział w pierwszej spektakularnej akcji – przemycie z Banku Norwegii matryc do drukowania koron norweskich dla rządu tego kraju na uchodźstwie. W 1942 r. był przez trzy miesiące więziony przez szwedzką policję, jednak ostatecznie udało mu się przekonać funkcjonariuszy, że nie jest poszukiwanym Gunnarem Sønstebym. Wrócił do Norwegii, gdzie w kwietniu 1943 r. został schwytany przez Gestapo.