美國中央情報局(CIA)對尤爾琴科如獲至寶，一直擔任蘇聯駐美使館安全主任的尤爾琴科也沒讓美國人失望，抖出多名在美國國家安全機構工作的蘇聯間諜，導致蘇聯在美間諜網嚴重受損。尤爾琴科還透露給CIA很多讓美國人望眼欲穿的重要情報，其中包括神秘失蹤的三重間諜——原蘇聯波羅的海艦隊驅逐艦艦長阿塔馬諾夫的下落。美國總統卡特曾向蘇聯方面詢問過，但蘇聯人的回答始終是不知道，其實阿塔馬諾夫被克格勃綁架，但由于麻藥使用過量，早就一命嗚呼了。
美國人并沒有懷疑尤爾琴科的叛逃，因為他的確是“事出有因”。尤爾琴科一直懷疑自己有胃癌，沒幾天活頭兒，正好他的情婦被派到加拿大工作，尤爾琴科計劃在最后的日子用情報換些錢，和情婦在西方逍遙，但沒想到事情和他計劃的背道而馳。尤爾琴科先是試圖說服情婦跟他一起投奔西方失敗。情婦拒絕尤爾琴科的理由是，自己愛上的是克格勃上校，不是一個叛徒，這對尤爾琴科打擊很大。而后，CIA又拋棄了他。尤爾琴科一直希望CIA能替他保守秘密，不讓外界知道他是叛逃的，這樣他的子女在蘇聯也能平平安安。不過CIA當然不會放過這樣一個宣揚成就的機會，沒幾天蘇聯特工投靠美國的消息就傳遍了大小媒體，令尤爾琴科非常不滿。隨后尤爾琴科的體檢結果證明他根本沒患上胃癌，這本該是令人歡欣鼓舞的消息卻令尤爾琴科痛苦萬分。最后尤爾琴科做出了令人驚詫的決定——再次叛逃！1985年11月2日，尤爾琴科在外用餐的時候甩掉了陪伴自己的美國特工。叛逃美國僅3個月的尤爾琴科又回到了蘇聯駐美大使館。
雖然尤爾琴科說自己是被美國人綁架，九死一生才逃回來的，但蘇聯早就通過內線知道了實情，不過克格勃決定將計就計，不僅沒戳穿尤爾琴科，還用尤爾琴科自己編的故事當反美宣傳，在記者招待會上，尤爾琴科聲淚俱下地控訴美國人是如何卑鄙，迫害自己。這樣做不僅保護了內線，還迷惑了美國人，到底尤爾琴科是真叛逃還是假投誠？他提供的情報是真是假？這足夠美國人猜一通的。
尤爾琴科回國后非但沒受到任何懲罰，反而還被嘉獎，并重新回到克格勃第一總局工作。1986年美國媒體炒作說尤爾琴科已被槍斃，蘇聯連忙讓尤爾琴科露面辟謠，還在東德電視臺上做了個訪談節目。據說蘇聯解體后，尤爾琴科去了莫斯科一家銀行當保安工作。
