Agenten, känd som Jack King, infiltrerade en grupp protyska aktivister i sydöstra England i en tidigare okänd krigsoperation.
Hans hemliga arbete ledde till identifiering av hundratals människor som var villiga att lämna hemligheter till fienden.
Filerna i Riksarkivet beskriver King som en "geni" på hans arbete.
Från Gordon CoreraSecurity korrespondent, BBC News
Vi hade vetat att MI5 kontrollerade tyska spioner föll in i Storbritannien under Double Cross-systemet, men föga var känt om operationer för att kontrollera inhemska sympatisörer. Detta började på ett lågmält sätt med en korrespondensklubb där ensamma människor skulle skriva till varandra, men det skulle leda till identifiering av potentiellt hundratals människor i Storbritannien som var villiga att hjälpa nazisterna.
Eftersom Storbritannien aldrig invaderades, är det omöjligt att veta hur landet faktiskt skulle ha reagerat, men filerna tyder på att det fanns åtminstone några som hoppades att Hitler skulle ta över och aktivt erbjuda hjälp.
MI5-agenten Jack Kings roll är också spännande. Ganska vem han var verkar något av en gåtfull men högre tjänstemän i MI5 tydligt betygade honom högt för sin förmåga under flera år att utföra riskfyllt arbete med att rulla in fler och fler nazistiska sympatisörer genom att övertyga dem om att han var kopplad till Gestapo - och att göra det utan att någonsin komma för nära att provocera dem att göra något alltför skadligt.
År 1942 träffade King - även kallad SR i filerna - Marita Perigoe, som beskrevs som en "konstig och farlig kvinna" av svenskt och tyskt ursprung.
Trots att hon var gift med en medlem av Oswald Mosleys brittiska fascistförbund hade hon ingen tid för gruppen och betraktade dem som "otillräckligt extrema".
MI5 sade om henne: "Hon befanns vara så våldsamt anti-brittisk och så angelägen att göra något i sin makt för att hjälpa fienden att det ansågs att särskild uppmärksamhet borde ägnas henne."
Det fortsatte med att säga att hon inte var en "neurotisk eller feminin typ; hon är mästerlig och en något maskulin kvinna".
"Både utseende och mentalitet kan hon beskrivas som en arrogant hun."
Kungen lyckades övertyga henne om att han var en representant för Gestapo och letade efter människor som var "100 % lojala mot fosterlandet" och kunde lita på vid en invasion.
Han utnyttjade gruppens smak för spionagearbetets hemlighetsfulla aspekter genom att erbjuda dem osynligt bläck för hemlig kommunikation och arrangera möten i en antikaffärs källare.
MI5 ansåg att vissa medlemmar i gruppen var instabila men varnade för att de fortfarande var farliga.
Hilda Leech var "instabil och neurotisk" och försökte förmedla rapporter om mycket hemlig forskning på jetplan, medan astrolog Edgar Whitehead - en "bit av en mystisk man" - förmedlade information om hemliga prövningar på en amfibietank.
MI5 utarbetade planer på att ge medlemmar speciella brickor att bära i händelse av en invasion - förmodligen för att identifiera dem som vänner till tyskarna men i själva verket för att göra det möjligt för dem att snabbt avrundas av polisen.
I slutet av kriget var Perigoe en av sex agenter som arbetade direkt till King - alla utom en av dem britterna.
MI5 uppskattade antalet av deras kontakter som hade varit föremål för Kings underrättelserapporter gick "säkert till poäng och förmodligen till hundratals".
I andra oklassificerade filer som släpptes av National Archives visade det sig att den engelske skådespelaren Michael Redgrave träffade Guy Burgess, en av Cambridges spioner, medan hans teatergrupp turnerade i Moskva.
Mötet 1958 med hans gamle vän från Cambridge University visade sig vara av intresse för MI5, vilket var desperat att ta reda på allt det kunde om vad som sades.
Burgess, som hade flytt till Ryssland sju år tidigare, dök upp berusad på teatern där Redgrave spelade i Hamlet.
Men de två åt lunch tillsammans följande dag i Burgess lägenhet, som KGB hade tillhandahållit efter hans avhopp.
Den brittiske ambassadören sade då att Redgrave inte hade varit särskilt kommunikativ om mötet och inte hade rådfrågat ambassaden om det i förväg.
Burgess skrev emellertid ett brev hem till sin mor - uppfångad av MI5 - som gladde sig åt det "fina skvaller" som delades och gungade över Redgraves skådespeleri.
"Det är verkligen den bästa Hamlet jag någonsin sett - bättre än Gielgud, bättre än Olivier, mycket bättre än Paul Schofield."
En MI5-agent som låtsas ha Gestapo-länkar i hemlighet kontrollerade ett stort nätverk av brittiska nazistsympatisörer, nyutgivna filer avslöjar.