П. П. Дьяконов стал активно сотрудничать на патриотической основе с советской внешней разведкой. В письме на имя руководства разведки, он написал:
«Настоящим я заявляю, что, будучи в прошлом человеком, враждебно настроенным по отношению к советской власти, в настоящее время я решительно изменил свое отношение к ней.
Желая доказать свою преданность советскому правительству, я добровольно и сознательно беру на себя обязательство своевременно его информировать о деятельности правых (антисоветских) партий и контрреволюционных групп.
Обязуюсь охранять, защищать и служить интересам Союза Советских Социалистических Республик и его правительства.
Советский разведчик Дьяконов успешно выполнял задания Центра по разложению Русского общевоинского союза, осуществлявшего подготовку и заброску на территорию СССР террористических групп. От него также поступала важная информация о деятельности кирилловских белогвардейских организаций и французской военной разведки. Дьяконов принимал непосредственное участие в проведении операции по захвату руководителя РОВС генерала Кутепова и в осуществлении ряда оперативных комбинаций. В частности, в результате одной из таких комбинаций французскими властями был арестован адъютант Великого князя Кирилла Владимировича и руководитель белогвардейской организации младороссов Казем-бек.
В начале 1930‑х годов, когда М. А. Трилиссер уже не являлся руководителем внешней разведки, Дьяконов сообщил о том, что группа бывших царских генералов во главе с Антоном Туркулом установила связь с лидером германских нацистов Адольфом Гитлером, у которого ищет финансовой помощи и политической поддержки. Он подчеркнул, что Туркул и его сообщники имеют высокопоставленных покровителей во французском Генштабе.
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