Năm 1945, sau khi thành lập chính quyền cộng sản, Michał gia nhập Đảng Công nhân Ba Lan (PPR) (từ năm 1948 đổi thành Đảng Công nhân Thống nhất Ba Lan)[7] và về công tác tại Bộ Công an. Ngày 15 tháng 8 năm 1945, ông tuyên thệ phục vụ và vào làm trong Sở Công an Zielona Góra,[15] đồng thời trở thành đảng viên chính thức.[16] Đại tá Stefan Antosiewicz đã nâng đỡ sự nghiệp Michał theo nhiều cách,[5] khi mới quen Goleniewski thì chỉ là cảnh vệ (tiếng Ba Lan: wartownik), một nhân viên bình thường của sở tại Novy Tomysl.[17]

Tháng 7 năm 1947, Goleniewski mãn khóa trưởng tình báo trưởng Sở Công an huyện Legionowo.[18] Ông lần lượt giữ các chức vụ: Chánh văn phòng (26 tháng 3 năm 1946), Tham mưu (15 tháng 4 năm 1946), Tham mưu trưởng (1 tháng 10 năm 1946), Phó phòng (nhiệm chức từ 1 tháng 10 năm 1946 đến 30 tháng 4 năm 1947, chính thức từ 1 tháng 5 năm 1947 đến 31 tháng 5 năm 1948); Quyền trưởng phòng (từ 1 tháng 5 năm 1947 đến 31 tháng 5 năm 1948).[19][20] Sau đó, ông được chuyển lên Sở Công an tỉnh Poznań, lần lượt giữ chức trưởng phòng đô thị (ngày 1 tháng 6 năm 1948)[21] và trưởng phòng I (phản gián) (15 tháng 12 năm 1948).[4][22] Thông tin cho biết trong thời gian công tác tại Poznań, Goleniewski đã vạch mặt được một số cựu đặc vụ Gestapo đang giữ những vị trí cốt cán.[18] Tuy học vấn chỉ lớp 4 bình dân, Goleniewski vẫn được giao những trọng trách quan trọng.[9]

Từ ngày 1 tháng 6 năm 1950 đến ngày 31 tháng 5 năm 1953, Goleniewski là trưởng phòng I (phản gián) Sở Công an tỉnh Gdańsk.[4][23] Ông tham phá các mạng lưới gián điệp chống cộng của Wincenty Orliński, Kazimierz Praiss và Joachim Schaak.[18] Sau đó, ông về phục vụ Tổng cục 1 Bộ Công an (phản gián) tại Warszawa,[24] giữ chức trưởng Cục 9 (phân tích và thông tin) ngày 1 tháng 6 năm 1953,[18][25] chắc chắn cũng do Antosiewicz hậu thuẫn.[26] Với vị trí này, Goleniewski chịu trách nhiệm đánh giá các tin bình báo nhận được.[9] Goleniewski cũng lãnh đạo đội phản gián Pająki (Nhện) tiêu diệt nhóm OUN(M) (tiếng Ukraina: Організація українських націоналістів (мельниківці) - ОУН(м) - Tổ chức chủ nghĩa dân tộc (Melnyk)) được CIA trực tiếp tài trợ sau chiến tranh. Chiến dịch này nằm trong chuỗi thành công của lực lượng phản gián Ba Lan chơi trò vô tuyến với CIA và MI6 khi giả dạng tổ chức chống cộng Tự do và độc lập (tiếng Ba Lan: Wolność i Niepodległość - WiN) gửi các thông tin sai lệch để thuyết phục phương Tây tài trợ thêm. Ngày 27 tháng 12 năm 1951, trên sóng phát thanh, Ba Lan đã vén màn công khai bí mật trò chơi vô tuyến này.[27]

Ngày 15 tháng 3 năm 1955, Goleniewski được bổ nhiệm làm phó Cục 2 Ủy ban An ninh (tiếng Ba Lan: Komitet do spraw Bezpieczeństwa Publicznego - KBP) (phản gián),[28] tiền thân là Cục 1 MOB.[29] Ngày 14 tháng 12, ông được điều động làm phó Tổng cục Thông tin Bộ Quốc phòng.[30][31] Sau những cải cách chính trị năm 1956,[27] Bộ Công an nằm dưới quyền hạn của Bộ Nội vụ (tiếng Ba Lan: Ministerstwo Spraw Wewnętrznych PRL - MSW), Goleniewski được biên chế vào Tổng cục 1 Bộ Nội vụ.[16] Trước khi thuyên chuyển, Đảng ủy Bộ Nội vụ đã xem xét vụ cáo buộc Goleniewski "lạm quyền" với cấp dưới. Một số ủy viên đã coi hành động Goleniewski là tiêu cực và khuyến nghị ông không được tiếp tục trong cơ quan an ninh. Tuy nhiên, kết luận cuối cùng coi cáo buộc là vô căn cứ và vẫn quyết định chuyển ông sang ngạch tình báo.[12]

• Thẻ Tổng cục Thông tin, năm 1956
• Hộ chiếu mang tên Roman Tarnowski, năm 1958
• Thẻ Tổng cục 1 Bộ Nội vụ Ba Lan, năm 1959

Ngày 1 tháng 2 năm 1957,[26] ông được bổ nhiệm làm trưởng Cục 6 (khoa học và kỹ thuật)[32] Tổng cục 1 Bộ Nội vụ với quân hàm Podpolkovnik,[4] quản lý 65 nhân viên dưới quyền.[33] Cấp hàm thăng tiến của Goleniewski theo thời gian là trung sĩ (1945), đại uý (1950), thiếu tá (1951)[5] và trung tá (1955).[34] Khi trao đổi với CIA, Goleniewski đảm bảo rằng đã giải ngũ cùng năm 1955.[35] Ở cương vị lãnh đạo, Goleniewski đích thân tham gia nhiều phi vụ tình báo khác nhau. Thậm chí ông ra nước ngoài dưới vỏ bọc là nhà báo Roman Tarnowski thuộc Cơ quan báo chí Ba Lan. Giấy tờ Roman ghi sinh ngày 10 tháng 10 năm 1920 tại Lviv; trong báo cáo, ông ký tên "Roman" hoặc "Stefan".[36] Việc được bổ nhiệm làm trưởng bộ phận khoa học và kỹ thuật có thể liên quan đến kinh nghiệm của Goleniewski ở Gdańsk, nơi chuyển hàng và thông tin (cả thông tin mật) thời Chiến tranh lạnh. Cục 6 được trang bị thành tựu mới nhất trong lĩnh vực công nghệ quân sự và Goleniewski có khả năng quản lý và sử dụng các công nghệ hiện đại này.[27] Tuy nhiên, sĩ quan tình báo Szczepan Misiura cho rằng Goleniewski làm công việc Cục 6 bị đình trệ không tiến triển cũng như thực hiện cẩu thả.[37]