1941年7月，47岁的艾伦·杜勒斯离开律师岗位，加入了新组建的美国战略情报局（此即后来的中情局的前身）。这个机构负责为富兰克林·罗斯福总统提供战时情报。第二年，他以美国驻瑞士大使特别助理的身份被派到这一中立国，代号110。从此开始其特工生涯。
作为间谍，杜勒斯堪称是千面人。他是一名私人律师，走遍了欧洲。他还兼任施罗德银行纽约分行经理。通过银行，买通了弗兰茨·蒂森联合炼钢厂和有名的法本工业化学托拉斯，这说明他作为银行家，一直和法西斯德国保持着联系，而作为间谍，他又与之在周旋斗争。 对德国渗透是战略情报局在瑞士设立工作站的主要目的。来瑞士之前，情报局负责人威廉·约瑟夫·多诺万就交代过：德国内部存在一股反对希特勒的地下势力，应伺机与他们建立联系。1943年8月，一个德国人走进美国驻瑞士大使馆，他从口袋里掏出个信封说：里面是新近发往柏林的绝密电报摘要。我有一个朋友在德国外交部工作，类似的情报还很多，我仅仅作为他的信使。大使馆让杜勒斯处理这事。当晚杜勒斯与之相会，并开门见山地提出问题：我们怎么相信你？怎么知道你不是德国情报机构派来的奸细？很简单。如果我是一个奸细，那我们为什么带上这186份文件，而不是两三份？这186份文件中，有德国外交部长约阿希姆·冯·里宾特洛甫谈话的备忘录，德国潜艇与日本潜艇会合的地点，德军谍报局设在葡萄牙某港口的谍报网情况（这个谍报网专门监视盟军运输船队的动向）……件件都是绝密的东西！接着来人介绍了自己的背景：我叫弗里茨·科尔比，在德国外交部供职。我的工作是，每天将所有的文件过目，然后编出摘要确定将哪些文件呈递给里宾特洛甫。我恨纳粹主义。这些文件都是绝密级的，如果你们需要，我愿意定期提供给美国政府。
杜勒斯与科尔比约定，两个月之内，让他再来伯尔尼联络。杜勒斯把留下的文件细细过目了一遍。这些文件反映了第三帝国的核心机密：它的优势、弱点和内部的争斗。看来科尔比在挑选时确实费了苦心。1943年10月7日，科尔比终于又得到一次前往伯尔尼送信的机会。这次他带着个鼓鼓囊囊的大信封，上面盖着德国外交部的火漆。但里面还有两个小信封，一个送往德国驻伯尔尼使馆，另一个则是送给杜勒斯的。12月，科尔比第三次出现在杜勒斯面前，这次他带来了一个令人震惊的悄息：英国驻土耳其大使馆被一个名叫西塞罗的德国间谍渗透。杜勒斯立即把这个情报通报给英国人。可是他的上司对这位神通广大的人却持怀疑态度。不仅是美国战略情报局的情报分析家，连英国人也被动员起来，为科尔比的情报提供鉴定。英国情报局认为情报是真实的。之后美国军事情报部门也鉴定说，材料是真实的。不过他们还是怀疑这也许是德国人使用的伎俩，是为传递假情报作准备。但直觉告诉杜勒斯，科尔比是真诚的。1943年12月，他再次致电多诺万，担保科尔比。多诺万也倾向于这一点，并将此事报告给了罗斯福总统。
于是，在半信半疑中，战略情报局开始在战术层次上使用科尔比提供的情报。1944年3月，战略情报局突然需要一些有关日本的政治、军事情报，由于其情报重点一直放在欧洲，只好求助于伯尔尼情报站，看杜勒斯能不能及时与科尔比联系上。杜勒斯想到个主意：从苏黎世向科尔比发一张明信片：亲爱的朋友，也许你还记得我的小儿子。他的生日马上就要到了，我想为他准备一些日本玩具。你能不能在柏林帮我找一些？复活节过后几个星期，科尔比果然出现在杜勒斯面前，他不负厚望，带来了大量缩微胶片，里面包括日本海军舰队的战斗序列，德国间谍从东京发回的有关日本政治、经济形势的估计等。杜勒斯兴奋地致电华盛顿：伍德带来了两百份以上价值极高的复活节礼物。 德国驻伯尔尼领事馆副领事汉斯·吉斯维乌斯在结识了杜勒斯后表示，自己可以列出一个愿意看到希特勒死去的德国将军的名单，并帮助你与他们取得联系。他还向杜勒斯透露：3月13日一个爆炸装置会放在元首的飞机上。他说，密谋分子需要的是从杜勒斯那里得到保证：一旦政变开始，罗斯福总统和美国政府将对政变表示支持。
见杜勒斯显得有些犹豫，吉斯维乌斯便从口袋里掏出一个笔记本，翻开一页念了起来。那是前不久杜勒斯刚从伯尔尼发往华盛顿和伦敦的一份报告，报告中预言意大利外交部长齐亚诺将参加推翻他的岳父、意大利法西斯党魁墨索里尼的政变。报告用的是美国大使馆的外交密码，不料被德国人破译了。吉斯维乌斯告诉他，这份电报是德国海军观察处大名鼎鼎的X－B机构破译的，已经呈递给希特勒，希特勒把报告转交了墨索里尼，因此政变已经不可能发生了。到这种地步，杜勒斯不得不相信吉斯维乌斯的诚意。他没有更换已经被破译的密码，因为这样做的话德国人就会通过检查文件分发的范围找到泄密者。但这套密码的作用只能用来欺骗德国人了。从此，杜勒斯通过吉斯维乌斯，与德军高层中反希特勒的组织黑色乐队建立了联系。
1943年3月13日，德国果然发生了一起谋杀希特勒事件，行刺者名叫费边·冯·施拉勃伦道夫。他与在德军谍报局的同谋偷偷设计了一颗炸弹。这天希特勒将乘飞机视察斯摩棱斯克，然而出人意料的是飞机没有爆炸。原来这颗炸弹要靠硫酸腐蚀金属引线来引爆，而飞机穿行在云层上空，硫酸还没来得及流出就已经冻结了。事件发生后杜勒斯报告华盛顿：希特勒在党内的声誉已经动摇。从1944年1月底开始，他的报告越来越多地涉及德国密谋分子的情况。在与杜勒斯保持接触的密谋分子中，有一个是莱比锡市前任市长卡尔·戈台勒，他直接与黑色乐队的精神领袖、德军前总参谋长路德维希·贝克联系。4月初吉斯维乌斯带来了贝克和戈台勒的口信：准备起事，希望盟国方面予以承认。4月7日杜勒斯将此事致电华盛顿。7月初德军谍报局的信使来到瑞士，带来了黑色乐队暗杀希特勒的全部计划。7月20日，杜勒斯期待已久的事终于发生了，在希特勒的司令部，有人向他发动了攻击。但几天后柏林电台称，元首只受了些轻伤，政变已被挫败。随后传来的消息是贝克已经自尽，实施暗杀行动的克劳斯·冯·施道芬贝格上校被行刑队处决。但对杜勒斯而言，7月20日事件无疑是他在情报上的一个胜利。政变发生前，英国人死活不肯承认德国存在一个反对希特勒的地下组织，事实证明他们错了。 1945年初，战局已经十分明朗。党卫军意大利战线负责人卡尔·沃尔夫将军的两位代表也来到了杜勒斯面前。杜勒斯知道沃尔夫是希特勒的宠臣，在党卫军中他的权威仅次于希姆莱和恩斯特·卡尔登布鲁纳。这样的人来谈判和平之事，让他怀疑。为了考察其诚意，杜勒斯给这些纳粹分子出了道难题：两位意大利游击队重要人物帕里和乌斯米安尼落在盖世太保手里，如果沃尔夫真有诚意，他应释放这两个囚犯。几天后，这两位游击队领导人被送到杜勒斯手中，接着沃尔夫也来到瑞士，要与杜勒斯就投降问题直接谈判。
但杜勒斯的报告在华盛顿没有引起任何反响。但杜勒斯还是决定接待沃尔夫。沃尔夫主动提出愿意做几件事以向盟国证明自己的诚意：一是停止针对意大利各党派的敌对行动；二是将关押在意大利北部的最后一批犹太人释放；三是对关押在意大利蒙塔的350名盟军战俘的安全负责。杜勒斯则要求对方尽快安排意大利战线的德军投降，在他看来，既然沃尔夫的党卫军可以凌驾于德军之上，那么由他安排投降应是没问题的。沃尔夫答应回去说服意大利战线德军统帅阿尔贝特·凯塞林元帅和其他纳粹头目，他还表示自己与凯塞林私交很好。杜勒斯的报告传到战略情报局总部时，最高兴的莫过于他的老板多诺万了，他立即对情报进行了加工，将杜勒斯所说的沃尔夫及其一行准备认真地谈判，改成他们表示准备作出关于德国在意大利北部停止抵抗的肯定承诺。结果一个试探性的情况报告，变成了既成事实。华盛顿立即把这情报通知给英国。1945年3月12日苏联也得到正式通知。紧接着盟军地中海战区总司令哈罗德·亚历山大元帅派出两个接收大员来到伯尔尼，准备接受德国人投降。元帅还为这次行动规定了一个代号，叫日出行动。
但这时的沃尔夫却表示，凯塞林元帅已被召回柏林，吉凶未卜。最想不到的是，凯塞林被任命为西线德军总司令，职务又升了一步。沃尔夫一下又来了劲，跟盟军的两位将军说此次他可以把投降的规模扩大到整个西线。但将军们等了一个星期没任何消息。此时盟军正一步步向前推进，如果不能赶在盟军取得重大胜利之前实施德军投降，那么这个行动就完全失去了意义。可是凯塞林元帅没有同意沃尔夫的请求，但他也没有去告发沃尔夫的叛国行为。沃尔夫碰壁后回到柏林，他晋见了党卫军头号人物希姆莱，想得到支持。希姆莱希望沃尔夫进行试探，但在他看来，采取决定性行动的时机还没有成熟，盟军还没有兵临城下，而更重要的是元首还没有死，他无法采取行动。
此时远在伯尔尼的杜勒斯已经如热锅上的蚂蚁。要知道此事英国方面捅到了丘吉尔那里，美国方面也已上报罗斯福。一直等到3月26日，沃尔夫总算带来口信，说这次他将带来一个完整的方案。但是直至4月11日还没有新的消息，两位将军开始怀疑这是沃尔夫策划的一个骗局。就在这时，罗斯福总统突然逝世，新总统杜鲁门上台后得悉日出行动的内情，立即命令战略情报局停止在伯尔尼与德国人接触。杜勒斯4月20日收到了总部电报，可是第二天他得到消息：沃尔夫将军已经带人在前往瑞士的路上，准备立即就意大利的德国陆军、党卫军以及盖世太保的投降问题与盟军磋商。杜勒斯立即向卡塞塔盟军最高司令部请示。亚历山大元帅上报华盛顿，刚刚上任十几天的杜鲁门总统不想改变自己的指令。杜勒斯不能与沃尔夫会谈，他想了个办法，让瑞士情报部的韦贝尔作代表与德国人周旋。沃尔夫确实想把事情办成，好为自己谋一个出路。4月26日，杜鲁门总统对日出行动有了新的理解，终于让亚历山大元帅派人把德国使节接到卡塞塔，签署投降文件。5月6日，杜勒斯被召到艾森豪威尔设在法国的前线指挥部，出席德军的投降仪式。战争终于结束了，对杜勒斯来说，持续六十五天的日出行动成了他生命中的一项创举。二战结束后，杜鲁门总统解散了战略情报局。1945年底，杜勒斯回到纽约，不久被选为美国外交关系委员会主任。 1946年1月24日，哈里·S·杜鲁门总统任命威廉·丹尼尔·莱希海军上将和西德尼·索尔斯海军少将为美国情报委员会总统私人代表和中央情报主任。这样，美国历史上最大的情报机构--中央情报局（当时称中央情报组）就算开张了。可是国会没有为它的出生颁发准生证，也不向它提供拨款，甚至连工作人员也没有。经杜鲁门特批，总算从陆军那里搞到第一笔经费，一年后这个机构才有了数百人马。1947年2月26日，杜鲁门总统向国会提出《1947年国家安全法》，其中包含了设立国防部，组建国家安全委员会，在国家安全委员会下设中央情报局等内容。
1947年4月25日，艾伦·杜勒斯作为美国外交委员会主任，就国家安全法问题向参议院军事委员会提交了一份备忘录，赞成成立中央情报机构，并提出其活动不能过于隐蔽，过去人们通常过分重视通过秘密手段搜集的情报，实际上在和平年代，大部分的情报可以通过公开手段获取：我们可以通过外交官、驻外武官、驻外记者和收听广播来搜集外国的情报，通过分析我们可以得到百分之八十以上的情报。1947年6月27日，负责情报事务的众议院拨款委员会举行听证会，杜勒斯在发言中把矛头对准了军事情报机构通过职业间谍搜集情报的做法。他说：你雇用了某个人充当间谍，你认为他有能力建立一个间谍网络。你给了他一大笔钞票，然后坐等他把情报送回。有些时候，他提供的情报确实十分出色，可有些时候你却不能无保留地接受他提供的情报，因为你不知道真实情况到底怎样，你对他失去了控制。一席话让那些对情报工作一窍不通的议员们明白了其中的奥秘，并就建立强大的中央情报机构达成了共识。
1947年7月25日，美国中央情报局正式成立。杜勒斯有意出山，可杜鲁门看中的中央情报主任是海军少将希伦科特。1950年6月25日，朝鲜战争爆发。时值周末，杜鲁门正在老家度假，大部分政府官员都不在岗位上，华盛顿乱成一团。新闻界大肆炒作情报失误，议员们连声责问中央情报局为什么不能提前24小时作出预报。杜鲁门对希伦科特彻底失望。谁能让中情局尽快运转起来？国务卿艾奇逊提出了艾伦·杜勒斯。可杜勒斯是共和党人，作为民主党的杜鲁门不感兴趣，便决定让二战期间在盟军最高统帅部当过参谋长的史密斯担当此职。史密斯没有情报工作经验，就请杜勒斯作他的顾问。一个半月后，他让杜勒斯出任负责中情局秘密行动事务的副局长，主管秘密情报搜集和隐蔽行动事务。在1952年11月的大选中，共和党击败了民主党。1953年1月20日艾森豪威尔就任总统，四天后即任命杜勒斯出任中情局主任。这年，杜勒斯正好60岁。从1953年到1961年，杜勒斯经历了艾森豪威尔两届政府，接着又被肯尼迪政府留用。如果再加上他在杜鲁门政府时期的副局长生涯，那么，他在中情局任职竟长达十年之久，这是中情局历史上任职时间最长的局长。
美国情报史的整整一个时代，都与艾伦·杜勒斯这一名字息息有关。实际上，是他亲自解雇了一帮嗜好道听途说的庸人，继而录用了一批专家，将一个小小的俱乐部建成了庞大的独立机构。形式上，美国中央情报局的第一任局长是沃尔特·史密斯；可真正创建者应该算艾伦·杜勒斯。他是这个国中之国的君王。他不但有威信，而且大小事情一手包揽。他喜欢说:“我是一名间谍，而不是官僚主义者，文件让别人去签吧，我的工作是如何得到文件。”杜勒斯的亲密合作者回忆说，每当一项“紧急行动”预示将遇上艰难曲折时，杜勒斯就会直接参与其细节。他的自信达到了无法预测的极限，在他看来，生活中和地图上的极限，无非是为了有突破而存在的。 杜勒斯任中央情报主任后，碰到的最大一次危机是与麦卡锡的对阵。来自威斯康星州的参议员约瑟夫·麦卡锡是一个政治煽动家，1950年2月9日他飞往西弗吉尼亚的惠林，在那里打响了第一炮。他说：我没有时间把国务院里的共党分子和间谍网成员一个个点名，但我手头有一份二百零五人的名单。国务卿明知他们是共产党，可是这些人现在还在国务院工作，参与制定政策……麦卡锡一边讲，一边还向听众扬了扬手中的纸条，听众顿时沸腾起来。麦卡锡的依据是，早在1946年7月，国务卿贝尔纳斯就曾致信众议院，说根据杜鲁门总统的忠诚调查，国务院对三千余名公务员进行了甄别，认为有二百八十四人不宜在联邦政府任职，而其中的七十九人已经被解雇。
接着麦卡锡乘着飞机周游全国，每到一处他都提出一些新的指控，拿出一批黑名单。美国记者乘机推波助澜，这样美国上下出现了一股反共歇斯底里，美国历史上黑暗的麦卡锡时代开始了。麦卡锡攻击的主要目标是杜鲁门政府的国务院。他说国务卿马歇尔为克里姆林宫的政策服务，之后又攻击马歇尔的继任者艾奇逊雇用并保护了共产党人。由于麦卡锡的一再诋毁，乔治·卡特利特·马歇尔,和迪安·艾奇逊这两任国务卿先后辞职。1950年3月，麦卡锡抛出了八十一名共产党嫌疑犯名单，为首的就是美国第一流的远东问题专家、美国霍普金斯大学教授欧文·拉铁摩尔，紧接其后的是抗战时期美国驻华大使馆一秘、曾访问过延安的中国通卡特·文森特。结果文森特被迫接受长达三年的专案调查。在艾森豪威尔执政一年内，有一千四百多名政府官员遭到清洗，八千人被认定为危害国家安全的人物，其中包括美国原子弹之父罗伯特·奥本海默。
麦卡锡对国务院的进攻屡屡得手后，又把矛头指向了中央情报局。1953年7月9日一早，麦卡锡的调查人员柯恩打电话给中情局负责联络事务的法律顾问沃尔特，要求情报处高级官员威廉·邦迪前往国会山作证。因几天前在对中情局进行的一次例行安全检查中，发现邦迪曾向国务院官员希斯捐赠过四百美元。希斯1949年因间谍罪遭到联邦法院起诉。此事邦迪在加入中情局时已经交代清楚，谁知安全检查材料移交给负责国内安全事务的联邦调查局时，联邦调查局局长埃德加·胡佛看到后如获至宝，立即把情况通报给麦卡锡。麦卡锡立即对邦迪下达传票。当天上午，杜勒斯正在白宫出席国家安全委员会会议，邦迪向副局长艾默里作了报告。艾默里当机立断，让邦迪出国旅游，暂时避开作证的问题。杜勒斯回到中情局后，对副手的安排表示赞赏，他决不让麦卡锡把手伸到中情局来。柯恩意识到邦迪的度假可能是一个圈套，便指责艾默里犯了伪证罪。
第二天，杜勒斯带着中情局的总法律顾问劳伦斯前往国会山，他直截了当地对麦卡锡说：邦迪是不会到你这儿来作证的。但麦卡锡不断向杜勒斯施加压力要他交人。在1953年8月3日的一封信中，他威胁杜勒斯说：你手下一位高级官员与叛徒有联系，你竟然将他保护起来。很难想象这种人还能成为中情局的头子。杜勒斯想起了副总统尼克松，尼克松是麦卡锡的朋友，他请尼克松设法对付麦卡锡。尼克松答应了，他对麦卡锡说：我在国家安全委员会的几次会议上观察过邦迪，他好像是个忠诚的美国人。但麦卡锡仍不罢休。尼克松便威胁说，如果你继续追查邦迪或中央情报局，那么很可能在参议院的小组委员会中落选。麦卡锡这才意识到自己的行动过火了，这事才算了结。
在放过邦迪之后，麦卡锡还没有死心，他还想找机会向中情局下手。很快，他根据联邦调查局的材料，又把准星对准了其成员迈耶，指控他有问题。主持工作的中情局副局长命令迈耶停职。但杜勒斯不同意，他知道世人都瞪大了眼睛注意着这一场交锋，他要让人们看到，麦卡锡并不是无所不能的，只要你坚决抵抗，他也会失败。经过重新审查联邦调查局的材料，证明迈耶并无过错后，杜勒斯再次击退了麦卡锡的进攻。中情局的行为使美国联邦政府其他机构的官员受到鼓舞，他们再也不把麦卡锡的传票看在眼中。从此很多官员对麦卡锡不再那么顺从，到1954年，麦卡锡彻底垮了台。 1955年，在印度尼西亚的万隆召开了亚非国家首脑会议，苏加诺成了第三世界的一面旗帜。可是在华盛顿眼里，苏加诺无疑属于站错队的人。美国国务院情报研究局局长卡明甚至向白宫各个部门发出一连串的备忘录，要求在事态还没有发展到不可收拾之前采取措施。1955年9月29日，印尼举行议会选举，杜勒斯领导的中情局采取的第一个行动是希望穆斯林派的玛斯友美党能够在大选中战胜印尼共产党，因此拨出一百万美元支持玛斯友美党。可是玛斯友美党在大选中败北，中情局一无所获。
大选结束后，苏加诺先后访问了中国、苏联和一些东欧国家，他公开说，西方式的民主在印尼已经被证明是行不通的。1956年底美国军方有人提出：收拾苏加诺的时机到了。但美国驻印尼大使对此事有不同看法，他认为政变不可能成功。这个观点违背了华盛顿的方针，大使立即被免职。1957年秋，杜勒斯派中央情报局雅典情报站站长小艾尔弗雷德·厄尔默出访雅加达，以干预印尼局势，行动代号为海克。杜勒斯拨给厄尔默七百万美元，厄尔默更是雄心勃勃。他很快制订出行动计划，第一部分主要是败坏苏加诺的声誉。苏加诺此时58岁，有四位夫人，还不时传出一些绯闻。中情局据此决定拍一部影射他的黄色电影，在印尼及东南亚地区公映。
苏加诺总是戴着他那顶穆斯林小帽，中情局的官员费尽心机要猜透小帽下面的秘密：或许苏加诺是个癞痢头？或许是个光头？中情局动用洛杉矶警察局，在茫茫人海中找了一个与印尼总统相似的黑皮肤、秃脑袋的男人。这还怕人们不明白，便又制作了一具苏加诺的假面具，让其在拍片时带上。然而中情局这番努力却是白费，根据伊斯兰教义，每一个穆斯林男子可以有四个妻子，苏加诺算不上什么越轨。苏加诺的地位还是稳如泰山。厄尔默只得另想办法，他提出了军事计划。他们物色一批反对苏加诺的叛军，向他们提供武器，让他们发动叛乱。1957年4月，印度尼西亚驻苏门答腊守军的两名上校--侯赛因和辛玻隆与中情局印尼情报站联系，情报站送交的计划得到了杜勒斯首肯。就在准备动手的时候，中情局的情报分析家递上了一份有关印尼政局的分析报告说，印尼存在一个军人集团，这个集团特别想得到美国支持，这使杜勒斯欣喜若狂。于是，一名准军事行动专家和一名报务员被派到苏门答腊，大量的武器通过美国驻菲律宾的军事基地运到了叛军手里。中情局还招募了三四百名美国人、菲律宾人和中国国民党士兵，乘坐运输机到了印尼。
1958年2月，苏加诺出访日本。15日叛军在苏门答腊发动叛乱，接着叛军的空军袭击了万隆、望加锡、安汶等地。行动开始后，杜勒斯兴高采烈。而一向被中情局视为优柔寡断的苏加诺却表现得十分沉着，叛乱很快被平息了。但中情局仍不死心，又向苏门答腊派去了一些准军事行动专家，指望叛军能守住一两个小岛，作为向苏加诺施加压力的工具。4月30日，苏加诺谴责美国向叛军提供了轰炸机和飞行员，并警告华盛顿当局不要在印度尼西亚玩火。5月18日，中情局雇用的飞行员艾伦·劳伦斯·波普驾驶一架B－26轰炸机，对安汶岛机场进行空袭。飞机被击落后，他的空军身份证、民用航空公司身份证和中情报局就此计划签订的合同，均被查获。这使杜勒斯狼狈不堪，他不得不中止了这一连串的行动。 1961年春，艾伦·杜勒斯试图扼杀古巴，唆使近千名流亡者入侵古巴猪湾，可没想到反而引火烧身。肯尼迪表面上对他表示同情，说:“您的成绩人们闭口不谈，您的失策则谁也不肯放过。”而这位刚进白宫才三个月的年轻总统私下对心腹说:“杜勒斯是个奇才，可与奇才打交道并不好受。”在古巴事情发生后的第七个月，肯尼迪就把杜勒斯当替罪羊抛了出去。肯尼迪给他佩上了一枚勋章，同时又借给了他一只作伴的狗儿。1961年他从肯尼迪手上接受了国家安全奖章，外加一张辞退书，开始了人生最后的晚年。
