1938年，日苏关系紧张，佐格尔从各种情报中分析后，得出结论，报告莫斯科：关东军正在准备向苏联发动武装入侵。这就是诺门坎之战。此时，日本方面傻乎乎的以为自己搞得是突然袭击；而实际上，人家苏联是有备而战。战前，佐格尔详细的整理了一份关于关东军武器装备的部署，战争物资的运输等详细情况。这些报告送到了莫斯科，成了苏军胜利的一大关键因素。
1941年，佐尔格准确的搞到了德国将要在6月22日进攻苏联的情报，并且在第一时间发给斯大林。显然，事实证明，斯大林更相信《苏德互不侵犯条约》和所谓的“东方战线”的战略缓冲带。1941年10月，佐尔格再次在刺探出日军将要南下和美国在太平洋开战的情报。斯大林这才放心从远东方面军抽取了25万人增援莫斯科，最终把城下的德军击溃，取得了开战后的首次大捷。
然而，情报刚送出去不久，佐尔格突然被捕。原因主要有两种说法，一种是佐格尔一时疏忽，没有烧掉同伴之间的纸条，被他人发现（这是个菜鸟间谍都不会犯的错误，不太可信）；另一种说法是他的日本情人石井花子拿走了他的打火机，其实那是个微型摄像机。现在比较广泛认同的是花子的那个版本。花子是东京酒馆的一名女侍者，不介意佐尔格的有妇之夫身份，成了他的情人（貌似日本女人都喜欢给白人当情人，还不要名分，比如著名歌剧《蝴蝶夫人》）。
她对佐尔格的真实身份一无所知，单纯的认为这个风度翩翩的德国人只是个高学历的驻外记者。一天，两人云雨之后，花子一个人留在了佐尔格的房间里。花子想抽支烟，于是打开了办公桌的一个抽屉，发现里面有一只极为漂亮的打火机。她点燃了香烟，顺手将打火机装进了自己的口袋。事后，佐尔格追问起，她却没有承认。此时或许花子只是想开个小玩笑，没想到，就是这精美的打火机，要了自己男人的命。
实际上，由于佐尔格的住处附近经常出现发报机信号，日本特高课的特工们对相关人员已经监视很久了。但由于佐尔格是“友邦”的德国公民，也不能直接就上，于是，决定首先从佐尔格的情人花子入手。华子被特高课“请”进了警察局。她如实把与佐尔格认识的经过，佐尔格为她买买买的事情都照实说了。除了经济原因值得怀疑以外，别的没有什么构成间谍的罪证。
但是，搜查花子的房间时，发现了那只造型奇特的打火机。反间谍专家拆开一看，原来，这是一架微型照相机。有证据在手，特高课马上逮捕了佐尔格，又根据他平时的交往规律，将整个间谍小组几乎一网打尽。其中就有前文提过的，自己倒贴钱当间谍的尾崎秀实先生。尾崎秀实受尽酷刑，没供出过一人。佐尔格在狱中的经历的细节，已经没有切实的证据可靠（有说被拷打的；还有说因为熟人多，被优待的）。
但所有资料都表明，他始终保持着一名共产主义者的风度，只承认了自己的共产党员身份，否认和苏联政府的关系，立场及其坚定，心态也非常平静。1944年11月7日，东京监狱对佐尔格执行了绞刑。在敌人的绞架下，纳粹党员，德国人佐尔格，面不改色地高呼“苏联万岁！红军万岁！共产主义万岁！”而英勇就义。在赴死的日期上，日本倒是给予了充分尊重，11月7号是佐尔格自己选的日子，这天是十月革命的纪念日。
到这儿，问题来了，从1941年10月被捕，到1944年被害，中间隔了这么久，苏联一直坐视不管，甚至拒绝承认佐尔格是自己人，让他不能作为间谍被交换，这也太冷血了吧；而佐尔格呢，在咱们看来，就是“被人卖了还积极的给人数钱”，图什么呢？都上绞架了，还高呼“苏联万岁，红军万岁”，而苏联那边根本都不承认自己的身份......间谍的命运，在《孙子兵法》里面就有阐述，甚至还单列了一章来进行讨论：对于间谍要给予最高规格的待遇，但在必要时刻必须舍弃，在迫不得已的时候，甚至可以由己方动手干掉自己的间谍。
间谍就是这样，能影响战争的走向，却控制不了自己的命运。1941年冬，佐尔格被捕，此时正是卫国战争最艰难的时刻。苏联非常担心日本在远东发起进攻，因此绝对不能承认佐尔格是苏联间谍，这样会激化苏日矛盾，给日本进攻的口实。况且，佐尔格本人也没承认自己是苏联间谍，他也知道，事到如今，只有牺牲自己才能维持日苏关系，才能让苏联避免东西两线作战的压力。
