在建好了关系网和间谍组织之后，佐尔格很成功地获得了他想知道的一切情报。在这些情报中，包括当时国民政府军队的作战能力、武器配置、各派系之间的纷争以及大的外交方针政策;同时也包括美、英、法、日、德等列强的对华政策，它们在中国的实力对比等。除此还包括当时由中国共产党领导的苏区部分情况。
在总结汇报中，佐尔格着重提到了日本有进一步扩大对华战争的可能。当苏联政府收到这样一份详尽的报告时，对他的工作非常满意，并且命令佐尔格要着重留意中日关系。正当佐尔格进行下一任务时，却发生了一件事，并最终迫使其离开了中国。
1931年6月，共产国际派驻中国的牛兰夫妇被捕，中外着名人士包括宋庆龄、爱因斯坦等人都参与到了营救牛兰夫妇的行动中。最终，佐尔格亲自在其中周旋，挽救了牛兰夫妇的生命。然而在营救的过程中，佐尔格引起了国民政府当局的注意，为了安全起见，他不得不在1932年底离开了中国。
此后，佐尔格与中国的缘分并未就此终止。当他再一次踏上中国的土地时，这个国家正在承受着前所未有的苦难。
1937年底南京沦陷后，佐尔格出差来到中国，目睹了日军在中国犯下的滔天罪行。他对此义愤填膺，拍摄了大量日军施暴的照片，如今成为南京大屠杀的重要证据。
回到莫斯科不久，佐尔格便接受了新的任务。
当时的日本在占领中国东北三省之后，表现出了咄咄逼人的态势，苏联担心受到日本的攻击，因此急需了解日本的战略动向，于是决定加强在日本的谍报组织力量，而有过在中国工作经历的佐尔格成为不二人选。
不过，1933年9月佐尔格踏上日本的土地时，其搜集情报的工作面临着巨大的挑战。因为当时的日本已经完全由军部把持，对内实行法西斯统治，并且积极备战、准备对外扩张。所以日本东京可以说成为了当时世界上戒备最森严的地方，尤其是将每个外国人都视为潜在的敌人。
机智的佐尔格很快找到了突破点。佐尔格有意接近了当时德国驻日大使馆的武官尤金·奥特上校。而这时佐尔格在一战中受伤的腿和获得的铁十字勋章发挥了很大作用，因为奥特上校也曾参加过一战，因此与佐尔格倍感亲近，两人很快成为了好朋友。不仅如此，佐尔格还帮奥特升了官，这让奥特更加信任和依赖佐尔格。