Irmgard nói hai người sẽ không được hạnh phúc dưới chế độ cộng sản và quyết định trốn sang phương Tây ngay khi có cơ hội.[38] Tháng 12 năm 1960, Goleniewski gọi điện cho đại sứ quán Mỹ ở Tây Berlin, xác nhận mình là "Sniper", tiết lộ tên thật và đề nghị gặp mặt.[111] Tối 25 tháng 12, ông đi xe lửa đến Berlin với hộ chiếu Ba Lan mang tên Roman Kowalski.[112] Trước khi rời đi, ông lấy 11 nghìn mark Tây Đức từ quầy thu ngân Tổng cục 1 và chuyển một phần cho cấp dưới là Jan Bishtyga với chỉ thị mang đến Berlin (giao cho một sĩ quan tình báo khác là Jerzy Kędzierski).[56] Ngay sau đó, Goleniewski dưới cái tên Kowalski và Kampf xuất hiện tại đại sứ quán Mỹ yêu cầu được sang phương Tây tị nạn chính trị.[76][113] Goleniewski ngạc nhiên lẫn bực bội trước sự tiếp đón lạnh nhạt. Tuy hiểu rõ sự khác biệt giữa CIA và FBI, ông vẫn hy vọng rằng với chữ ký Hoover thì mình đang được trao đổi trực tiếp với ban lãnh đạo FBI vì CIA có thể đã bị tình báo Liên Xô cài người vào.[114] Thực sự về sau mới biết có nhiều lý do nghiêm trọng khiến Goleniewski muốn tị nạn. Ngay trước khi bại lộ, George Blake đã cảnh báo KGB rằng CIA đã cài được gián điệp vào Cục tình báo nước ngoài Ba Lan, không ai khác mà chính là Goleniewski.[115] Tháng 7 năm 1960, KGB đã chuyển nội dung tương tự như vậy cho Ba Lan.[87]

Ngày 27 tháng 12, Goleniewski gặp Bishtyga và Kędzierski tại Berlin, nhận lại một khoản tiền, rồi thỏa thuận lần gặp kế tiếp và thực thi hoạt động theo kế hoạch. Gần một tháng trước đó, vào ngày 1 tháng 12, tại Đông Berlin, Goleniewski gặp đại tá tình báo Ba Lan Władysław Michalski thường trú hoạt động tại đó, yêu cầu số tiền khoảng 13.000 mark Tây Đức và 1.100 bảng Anh vào ngày 4 hoặc 5 tháng 1. Vì số tiền gấp khoảng ba lần chi phí thông thường nên cần tổng bộ chấp thuận. Hồi 21:00 tối 3 tháng 1 năm 1961, Goleniewski đến trụ sở nhận 5.000 mark; khoảng 22:20, đến nhà Kampf cách biên giới Đông-Tây 150 mét.[116][lower-alpha 2] Lúc 23:00, hai người ra khỏi nhà chỉ mang theo túi xách.[116] Hồi 17:30 ngày 4 tháng 1, Goleniewski dùng điện thoại công cộng gọi Lãnh sự quán Hoa Kỳ và nói mật khẩu để bắt kết nối đến CIA.[118] Nửa giờ sau, họ bắt taxi đến lãnh sự quán gặp CIA do David Murphy chỉ huy.[113] Hai bên gặp nhau lúc 18:00 hoặc 18:06.[119]

Goleniewski dùng tên thật và giải thích hoàn cảnh dẫn đến việc gặp mặt. Cặp đôi sau đó đi Frankfurt am Main[116] và ngày 5 tháng 1 đến căn cứ Không quân Hoa Kỳ tại Wiesbaden, có điệp viên CIA Homer E. Roman[65][120] hay Howard Roman đang đợi sẵn. Đêm 11 rạng sáng 12 tháng 1, Roman cùng hai người bay trên phi cơ quân sự, hạ cánh xuống căn cứ không quân Andrews, Hoa Kỳ.[112] Ngày 16 tháng 1, CIA đưa họ đến Ashford Farm (Maryland) và bắt đầu loạt thẩm vấn Goleniewski kéo dài vài tháng,[113] tình báo Anh cũng tham gia.[121] Goleniewski không nói gì về yếu tố hôn nhân gia đình trong các lý do đào tẩu.[87] Vài ngày sau khi đến Mỹ, Irmgard và Goleniewski làm đám cưới dân sự.[122] Ngày 16 tháng 9 năm 1961, Goleniewski ký thỏa thuận với CIA, theo đó ông được Hoa Kỳ chu cấp tài chính, đảm bảo an toàn và hỗ trợ y tế trong một năm. Ngày 5 tháng 3 năm 1962, hai vợ chồng được CIA hỗ trợ đưa đến New York. Ngày 16 tháng 6 năm 1962, thỏa thuận giữa Goleniewski và CIA được gia hạn thêm một năm.[123] Ngày 7 tháng 1 năm 1963, Goleniewski chính thức được tị nạn chính trị tại Hoa Kỳ.[120] Ngày 10 tháng 7 năm 1963, Thượng viện Hoa Kỳ ra quyết định số HR5507 cho phép Goleniewski nhập tịch với công lao to lớn hỗ trợ Hoa Kỳ đấu tranh chính trị và quân sự chống lại Liên Xô.[124] Cùng năm đó, lo ngại tình báo Ba Lan trừ khử vì tội phản bội, Goleniewski thuyết phục CIA cấp súng cá nhân.[125]