Koval lọt vào tầm ngắm của Tổng cục tình báo Liên Xô (GRU) không chỉ nhờ vào học lực xuất sắc, lòng trung thành với lý tưởng của hệ thống xã hội chủ nghĩa và nhờ có tiểu sử đặc biệt – ông từng sinh ra, lớn lên và học tập tại Hoa Kỳ, nói tiếng Anh tốt và nắm rõ những tập quán tại đây. Rất nhanh chóng nhận lời sau khi được đề nghị, Koval trải qua một thời gian đào tạo về nghiệp vụ trước khi quay trở lại Hoa Kỳ với mật danh Delma.

Koval đã được tính toán đến hai phương án đặt chân tới Hoa Kỳ. Đầu tiên là với một cái tên hoàn toàn mới, tất nhiên với giấy tờ giả do cơ quan tình báo chuẩn bị. Phương án thứ hai là quay trở lại đây với chính tên thật của mình. Vào thời điểm trước chiến tranh, Liên Xô chưa hề có khái niệm gì về việc chế tạo bom nguyên tử.

Ngoài người vợ, cả cha mẹ Koval cũng không biết chính xác ông đang ở đâu. Tháng 10 năm 1940, Koval đặt chân lên đất Mỹ. Koval quyết định dùng giấy tờ với tên thật để xin vào làm việc tại một nhà máy chế tạo vũ khí hóa học tại Mỹ. Moskva đã nhận được một loạt những thông tin mật đầu tiên về các nguyên liệu từ nhà máy hóa học của quân đội này.[1]