Как же случилось, что психически нормальный, находящийся в здравом уме и твердой памяти человек стал жечь деньги? Впоследствии, уже будучи арестованным, Толкачев на первом же допросе дал подробные показания. Вот что он рассказал: "Мысль о возможности установления связи с сотрудниками американской разведки и передаче им за соответствующее вознаграждение секретной информации, которой я располагал по роду своей работы в НИИ радиостроения, появилась у меня несколько лет назад. Я продумал и способ установления первоначального контакта с каким-нибудь сотрудником американского посольства, который, как я считал, свяжет меня с ЦРУ".

Далее Толкачев рассказал, как он дважды пытался связаться с американцами, закидывая записки в посольские автомашины, но безрезультатно. "Я решил, что американцев надо как-то заинтересовать, для чего в очередном письме раскрыл характер информации, которую намереваюсь им передать. Я написал, что работаю в НИИ, который занимается разработкой радиолокационных станций для самолетов-перехватчиков, и указал некоторые параметры этих РЛС".

Несколько дней спустя Толкачеву позвонил незнакомый мужчина и на хорошем русском языке предложил:

Так началось сотрудничество Толкачева с американской разведкой. Работу с ним вели сотрудники ЦРУ, находившиеся в Москве под прикрытием посольства США и специально приезжавшие в Москву.

Позднее Толкачева снабдили специальной аппаратурой для моментального «выстреливания» в эфир шпионских сообщений. Им вводилась в прибор открытая, без зашифровки, информация на русском языке. В самом приборе она автоматически шифровалась, а затем передавалась эфир за доли секунды. Принимаемые прибором указания разведки тоже были зашифрованы, затем прибором расшифровывались и считывались Толкачевым с табло на русском языке. (Для осуществления такого сеанса связи в посольстве США находилась приемо-передающая аппаратура.) Но нервов у Толкачева хватило ненадолго. Опасаясь иметь при себе такую явную улику, он вскоре уничтожил прибор.

Другое шпионское снаряжение, по его мнению менее опасное, он продолжал хранить до конца, в том числе фотоаппарат «Пентакс», несколько мини-фотоаппаратов, радиоприемник «Панасоник» специальной конструкции, люксметр, магнитный контейнер. Ряд приспособлений Толкачев изготовил сам. В их числе репродукционная установка, кольца и спица для автоматической установки дистанции при фотографировании документов, специально разграфленный лист бумаги как приспособление для репродукционной съемки.

От радиосвязи Толкачев отказался, от тайников тоже — он насмотрелся фильмов, где шпионов ловят при «обработке» тайников. Оставались личные встречи с сотрудниками резидентуры, тем более что на них Толкачев не только мог передать информацию и получить деньги, технические средства, инструкции и рекомендации, но и пообщаться с хозяевами, услышать в свой адрес похвалы, на которые они не скупились и в устной, и в письменной форме.

Встречи проводились очередные и внеочередные. В переданных Толкачеву инструкциях указывались условные обозначения мест, где должны были происходить конспиративные встречи с американскими разведчиками. Эти места фигурировали под наименованиями: «Нина», "Валерий", «Ольга», "Анна", «Новиков», "Шмидт", «Саша», "Черный", «Петр», "Трубка". Детально описано их местонахождение, маршруты подхода, определены время ожидания на месте, условности опознания.

Как следует из обнаруженного у Толкачева графика на период с февраля 1985 по январь 1987 года, предусматривалась возможность встреч в каждом месяце года. Дни их проведения располагались в определенной последовательности; за каждым из этих дней закреплялось одно место явки, независимо от месяца, и постоянное время. Конкретный месяц очередной встречи оговаривался между Толкачевым и американским разведчиком на предыдущей явке.

Сигналом о готовности Толкачева выйти на очередную встречу являлся сначала зажженный в определенное время свет в одной из комнат его квартиры, а позднее — открытая форточка одного из окон квартиры в обусловленное время. Пароль для встречи состоял из фраз: "Вам привет от Кати" — сотрудника разведки; "Передайте привет от Николая" — ответ Толкачева. Вещественный пароль: агент держит в левой руке книгу в белой обложке.

При экстренном вызове Толкачева на внеочередную встречу американцы звонили ему на квартиру. На фразу разведчика: "Позовите, пожалуйста, Ольгу" Толкачеву надлежало ответить: "Вы ошиблись. У нас таких нет", что означало его готовность через час быть на месте встречи. Ответ Толкачева: "Вы не туда попали" свидетельствовал об отсутствии у него такой возможности.

В случае возникновения у Толкачева необходимости в экстренной встрече ему надлежало в одном из определенных мест поставить условную метку мелом в виде буквы «О», а затем убедиться в готовности американцев к этой встрече, о чем должен свидетельствовать зажженный в обусловленное время свет в известных шпиону окнах здания посольства США. Предусматривались и другие способы, например остановка машины Толкачева или машины посольства в определенное время в определенном месте.

На встречу с Толкачевым сотрудник резидентуры ЦРУ выходил один, беседа велась на улице или в автомашине агента в течение 15–20 минут. Как правило, разговор с Толкачевым разведчик записывал на магнитофон. Большое внимание американцы уделяли его идеологической обработке, укреплению у него уверенности в «правильности» принятого решения о сотрудничестве с американской разведкой. Практически на каждой встрече он получал книги и брошюры антисоветского содержания. В частности, при задержании у Стомбауха были изъяты предназначавшиеся для Толкачева подобного рода книги, закамуфлированные под технические труды. На обложке одной из них значилось "Основы звукового вещания", на другом — "Справочник по электрическим устройствам".

По этому поводу Толкачев показал: "Как правило, американцы присылали мне книги и брошюры в качестве новогодних подарков… Я полагаю, что американская разведка направляла мне эти книги для моей идеологической обработки, пытаясь вызвать у меня антисоветские настроения. Мне это было непонятно, так как я сам обратился к ним с предложением о сотрудничестве и передачей ряда секретных документов привязал себя к ним, и моя еще какая-то обработка была излишней. Полагаю, что в данном случае действовал определенный стереотип, выработавшийся у американских спецслужб по работе с другими, такими же, как я, людьми". Американцы в инструктивных письмах не жалели хвалебных слов, всячески играли на его амбициях, тщеславии, постоянно подчеркивали значимость "его работы", благодарили от имени "высшего уровня правительства".

В ходе следствия Толкачев подробно рассказал о том, какие методы он применял для сбора совершенно секретных и секретных материалов. Суть их сводилась к тому, что он "на полную катушку" использовал промахи в секретном делопроизводстве и режиме в НИИ, где он работал. Он установил, что не проводится проверка документов в спецчемоданах при их сдаче в конце рабочего дня, что позволило хранить их по нескольку дней и выносить домой для фотографирования; прибегал к различным уловкам для заполнения «Разрешений» на выдачу секретных документов — оставлял незакрытые скобки, а после подписи должностного лица вписывал нужные документы и закрывал скобки; обманным путем получал чистый бланк «Разрешения», заполнял его лицевую сторону, вносил туда лишь небольшую часть инвентарных номеров документов, с которыми ранее знакомился в Первом отделе, и передавал американскому разведчику с фотоснимками подлинного «Разрешения» и описанием цвета чернил подписей должностных лиц для их подделки на новом бланке. Таким образом дважды заменялись карточки «Разрешения». Именно вторая, поддельная карточка своей нелогичностью привлекла внимание проверяющего оперативного работника.