Отвод от спецкомандировки в Индию Пеньковский воспринял весьма болезненно. Существует мнение, что именно после этого инцидента он и решил предложить свои услуги одной из западных спецслужб. Установить контакт с секретными службами США и Великобритании Пеньковский пытался несколько раз. Еще в августе 1960 года через американского туриста он передал в ЦРУ письмо, в котором предлагал свои услуги. Но ЦРУ, посчитав, что это всего лишь обычная операция советских спецслужб, тогда наотрез отказалось с ним сотрудничать. После перехода на работу в Госкомитет при Совмине СССР по координации научно-исследовательских работ Пеньковский получил возможность легального общения с иностранцами, а также выезда за границу. Так и не дождавшись ответа из ЦРУ, в апреле 1961 года он через британского бизнесмена Г. Винна предложил свои услуги «Сикрет интеллидженс сервис» (СИС). Он, в свою очередь, известил об этом британскую спецслужбу МИ6. Учитывая, что Пеньковский одновременно предложил свои услуги как Вашингтону, так и Лондону, было принято решение о совместной работе с новым агентом. С этой целью была сформирована англо-американская группа, куда от ЦРУ вошли Д. Бьюлик и Д. Кайзвальтер, а от СИС – Г. Шерголд и М. Стоукс. 20 апреля 1961 года во главе делегации советских технических специалистов Пеньковский прибыл в Лондон, где в отеле «Маунт-Роял» провел несколько конспиративных встреч с представителями английской и американской разведок. Убедившись в ценности агента как важнейшего источника информации о деятельности ГРУ, настроениях в кругах высшего советского военного руководства и ракетных программах СССР, сотрудники объединенной группы ЦРУ и МИ6 обговорили с ним условия сотрудничества и способы поддержания связи. Британская и американская разведки очень ценили Пеньковского. Ему было гарантировано не только предоставление по его выбору гражданства США или Великобритании, но и присвоение воинского звания «полковник» английской или американской армии. Во время одной из таких встреч, желая подыграть самолюбию своего агента, западные «коллеги» сфотографировали Пеньковского в форме офицера американской и британской армии с полковничьими знаками различия. ЦРУ присвоило Пеньковскому кличку «Герой», а МИ6 – «Йог». Сам Пеньковский взял себе псевдоним «Алекс».
Роль посредника между Пеньковским и МИ6 выполнял Г. Винн. Прикрываясь деятельностью коммерсанта, он якобы по торговым делам стал все чаще и чаще наведываться в Москву. Встречи Пеньковского с Винном проходили в крупных гостиницах столицы. Там под шум воды из крана в ванной комнате иностранцу передавались микропленки с отснятыми материалами, сообщениями о советских стратегических ракетах, военно-техническими документами. Пеньковский, в свою очередь, получал средства тайнописи,