По поручению Центра Дьяконов довел до сведения Второго бюро Генерального штаба французской армии (военная разведка), с представителями которого он поддерживал служебные контакты в годы Первой мировой войны, сведения о профашистски настроенных белогвардейских офицерах и генералах. Незадолго до начала Второй мировой войны французские власти, которым генерал Дьяконов предоставил соответствующие документы, выслали из Франции большую группу прогерманского крыла русской эмиграции во главе с генералом Туркулом. Высылка этих лиц ослабила «пятую колонну» фашистов во Франции. Руководство французской военной разведки в этой связи письменно сообщило генералу Дьяконову: «Ваша информация о русских, которые известны своими немецкими симпатиями, чрезвычайно ценна для Франции. Мы высоко оцениваем наше сотрудничество».
В период гражданской войны в Испании Дьяконов неоднократно выезжал туда с исключительно важными специальными разведывательными заданиями Москвы.
После оккупации Франции фашистскими войсками Дьяконов был арестован и подвергнут допросам. Немцев в первую очередь интересовали его поездки в Испанию. На допросах он вел себя мужественно и стойко. Сорок три дня провел Павел Дьяконов в фашистском застенке.
Поскольку накануне вторжения гитлеровцев во Францию Павлу Павловичу и его дочери, которая также была арестована, было предоставлено советское гражданство и они получили советские паспорта, Народный комиссариат иностранных дел СССР потребовал от германских властей незамедлительно освободить арестованных во Франции советских граждан. Германское военное командование в Париже было вынуждено выполнить это требование. В конце мая 1941 года Павел Павлович Дьяконов и его дочь Мария Павловна вернулись на родину.
После нападения немецко-фашистских войск на Советский Союз генерал и его дочь как лица, недавно вернувшиеся из-за границы, были арестованы «по подозрению в поддержании связи с иностранными разведками и шпионаже против СССР». После первых допросов Дьяконов написал наркому внутренних дел:
«За 17 лет заграничной работы мне пришлось выполнить много ответственных заданий. За эту работу я получал только благодарности. В голове моей не укладывается, как могли меня всерьез подозревать в преступной деятельности против родины. Излишне говорить, какую нравственную боль мне причинило такое подозрение».
Неожиданно письмо нашло адресата. Им оказался начальник внешней разведки НКВД П. М. Фитин. В рапорте, направленном в следственные органы, говорилось: «Дьяконов и его дочь известны 1-му управлению НКВД.