תפקיד היחידה הוגדר: "להשיג ידיעות על האויב בכל שטחיו על ידי האזנה לשידוריו, שיחותיו ופענוחן". בין הישגי היחידה: פענוח הצופן של הצבא המצרי במלחמת העצמאות, והאזנה לשיחות של המצרים בדיונים על הסכמי שביתת הנשק בתום מלחמת העצמאות. במקביל פעלה בירושלים הנצורה יחידה בשם "שפ"ן" - שירות פענוח נסתרות, שעם אנשיה נמנו ראובן בלום (מפקד יחידה 515 בשנים 1961–1966), הבלשנים יעקב פולוצקי, יהושע בלאו, שלמה מורג וחוקר האסלאם דוד צבי בנעט. יחידות אלה, שאוחדו בסוף 1948, היו תחילתה של יחידת הסיגינט (מודיעין אותות) שמוכרת היום כיחידה 8200.
לאחר הקמת צה"ל מוקמה מפקדת היחידה ב"בית האדום" בתל אביב ולאחר מכן עברה לביתו הנטוש של יוסוף הייכל ביפו. מבנה היחידה כלל חוליית האזנה בירושלים שמוקמה במחנה שנלר, חוליית האזנה בחיפה, חוליית האזנה בבאר שבע שהתמקמה בתחנת הרכבת הטורקית, חוליות האזנה נוספות ברחבי הארץ וחוליות האזנה ניידות שהצטרפו לכוחות הלוחמים. עם ראשי היחידה תקופה זו, בנוסף לאלמוג, נמנו אברהם אילוני (שמונה למפקדה בשנת 1952), אברהם שרוני וד"ר יוסף גיליס. היחידה, שגדלה במהלך מלחמת העצמאות, מנתה בסופה כ-250 אנשים, ועברה למבנה נטוש אחר ביפו.
בעקבות חשד של אנשי האו"ם בוועדות שביתת הנשק שישראל קוראת ומפענחת את המברקים המוצפנים שלהם, עבר האו"ם לשימוש במכונת הצפנה מתוצרת בוריס הגלין שאותן גיליס לא הצליח לפצח. רכישת ציוד לעיבוד נתונים מתוצרת IBM אפשרה להתגבר על קושי זה.
בשנת 1953 עברה היחידה למחנה גלילות.
במאי 1956 שונה שם היחידה ל"יחידה 515" (קרי: "חמש ורבע"). בשנת 1955 החל לפעול במכון ויצמן למדע המחשב הראשון בישראל - ויצק, ויחידה 515 זכתה להשתמש בו פעמיים בשבוע, שעתיים בכל פעם. במאי 1961 הוענק פרס ביטחון ישראל לצוות המחשוב של יחידה 515 בראשותו של סא"ל מאיר שפירא. זמן המחשב המצומצם לא סיפק את היחידה, ובשנת 1959 הציע שפירא לרכוש מחשב בלעדית ליחידה. לקידום ההצעה נפגש עם מרדכי קיקיון, שהציע להגיש את ההצעה בשם כל מערכת הביטחון, ובהמשך לכך הוקמה ביולי 1959 יחידת ממר"ם, והמחשב הצה"לי הראשון החל לפעול בה ביולי 1961. המחשב שירת את אגפי צה"ל וחיילותיו, ובהם יחידה 515.
בשנת 1966, הוקם ביחידה מרכז דיווח והתרעה שנקרא "שופר", זאת במסגרת שיפור ההערכות לאפשרות של תקיפת פתע של חיל האוויר המצרי על הכור בדימונה, הערכות שנקראה "סנטור".
כשנה לאחר מכן באפריל 1967 הוקם מרכז דיווח דומה במחלקת המחקר באמ"ן ונקרא מד"ת (מרכז דיווח ותיעוד).
ב-26 בנובמבר 1966, שבועיים אחרי מבצע "מגרסה", נקלט על ידי יחידת הסיגינט של אמ"ן 515 מברק שנוסח כפקודה מאת המפקד הכללי של המפקדה הערבית המאוחדת (מפע"ם) אל מפקדי הכוחות המזוינים של כל המדינות הערביות החברות במפע"ם. ההוראה ניתנה להעמיד את כוחותיהם בכוננות מלאה. הידיעה דווחה לגורמי אמ"ן ובעקבותיה הוכרזה בצה"ל כוננות (שם הקוד – "רובד"). בבדיקה נוספת של הידיעה ולאחר שלא נראו תזוזות בקרב כוחות ערביים בוטלה הכוננות. הבדיקה הנוספת של הידיעה הצביעה על טעות בתרגום מערבית לעברית. בשל חומרת הטעות לקח על עצמו סא"ל יואל בן-פורת, מפקד המסגרת המקצועית האחראית לכך ביחידה, את האחריות והגיש את התפטרותו לראש אמ"ן אלוף אהרון יריב. יריב דחה את ההתפטרות. בלקיחת האחריות על אירוע אשר לא גרם לאסון, אלא רק לכוננות (שהייתה כרוכה בהוצאה כספית ניכרת) הוכיח בן-פורת נורמה של מנהיגות בחיל המודיעין. אלוף יריב העריך מאוד את אישיותו וכישוריו של בן-פורת, וסבר כי אסור לאבד קצין מוכשר ואיכותי בשל טעות, שנזקה היה מוגבל.
בתקופה שעד מלחמת ששת הימים התחזקה המגמה שהוביל רמ"ח איסוף דאז אל"ם אלי זעירא, שהמודיעין האלקטרוני ובמרכזו הסיגינט (אז - האזנה) הוא גורם דומיננטי בסל האיסופי. מערך האיסוף האלקטרוני הוגדל. הורחב כיסוי מקורות סיגינט בעולם הערבי באופן אינטנסיבי, כולל כניסה לתחומים חדשים; נוצרו יכולות מבצעיות שהביאו לידי פריצות דרך איסופיות לתחומים ולהיקפים שלא נודעו עד אז. יחידה 515 זכתה לתנופה בשל הערכת מצב מודיעינית שהעמידה בראש הצי"ח את ההתרעה מפני תקיפה אווירית מצרית על הכור בדימונה, היערכות שנקראה "סנטור". כיסוי חיל האוויר המצרי חייב התארגנות חדשה וקשר הדוק מאוד עם ענף המודיעין (ענף 4) במפקדת חיל האוויר. בתקופה זו נכנסו לארצות ערב מערכות רדיו טלפון חדשות, ולמרות מאמץ רב של הערבים לשמור על ביטחון שדה, יחידה 515 התמודדה בהצלחה עם כיסוי אפיקים רבים יותר ועם יותר מידע בדיבור, לא רק במורס. התח"ל (קשר חו"ל של ארצות ערב עם הנציגויות שלהן בעולם ) היה מקור חשוב למידע מדיני. בתקופה זו לא היו לוויינים, לא כבלים תת-ימיים וכמובן לא אינטרנט. באותה תקופה נכנס גם כיסוי האלינט לפעולה - מעקב אחר מכ"מים נייחים ומוטסים. המכ"ן - מגלה הכיוון של מערכות הקשר הערביות - הוסיף מימד חשוב "היכן ערוך האויב". חיל האוויר תרם במלחמה ליכולת הכיסוי של יחידה 515 כאשר פגע בקשר הקווי של המצרים כדי לאלץ אותם להעלות רשתות לאוויר. מבצע "מוקד" שפתח את מלחמת ששת הימים התבסס על המודיעין האיכותי שסיפקה יחידה 515 עד שעת ה-ש.
מלחמת ששת הימים.
ב־6 ביוני 1967, היום השני למלחמת ששת הימים, קלטה היחידה את שיחת נאצר-חוסיין. בשיחה זו, נשיא מצרים גמאל עבד אל נאצר הוליך שולל את חוסיין, מלך ירדן וטען כי חיל האוויר המצרי הולם מהבוקר בשדות התעופה של ישראל, אף על־פי שידע כי חיל האוויר שלו הושמד ברובו יום קודם במסגרת מבצע מוקד. נאצר עשה זאת כדי לגרום לחוסיין להעמיק את מעורבותו במלחמה ואולי להקל על מצרים. בשעה זו העולם, כולל תושבי ישראל, עדיין לא ידעו את גודל ההצלחה הכוללת ביבשה ובאוויר בשל דרישתו של שר הביטחון משה דיין לקיים ערפל קרב כבד.
נאצר הציע ששניהם יצהירו בבוקר כי בהתקפה על שדות התעופה במצרים ובירדן השתתפו מטוסים אמריקניים ובריטיים, שהמריאו מנושאות מטוסים במזרח הים התיכון.
השיחה שנקלטה הושמעה בגלי צה"ל על פי החלטת משה דיין, חרף התנגדותו של ראש אמ"ן, האלוף אהרן יריב, שחשש שעקב פרסום נוסח השיחה ועצם העובדה שנקלטה, ייחשפו מקורות ודרכי עבודה. הייתה זו הפעם הראשונה שישראל פרסמה שיחה שנקלטה על ידיה. ההחלטה לפרסם את השיחה התקבלה מתוך חשש שמצרים מנסה באמצעות השקר לגרור את ברית המועצות למלחמה, כפי שהתחייבה בהסכם ההגנה, במקרה שארצות הברית תתערב לצד ישראל. כמו כן, הייתה כוונה לסכסך בין נאצר לחוסיין לאחר שיפורסם כיצד הם מרמים זה את זה. לימים הצהירו חיילים ששרתו ביחידה בתקופה שחשיפת השיחה אכן גרמה לירידה בכמות יירוטי השיחות.
בתקופה שלאחר מלחמת ששת הימים ועד מלחמת יוה"כ סייעה היחידה לשב"כ לאתר פעילות סוכנים משדרים מסיני למודיעין המצרי.
מלחמת ההתשה.
באוגוסט 1968 שונה שם היחידה ל"יחידה 848" (קרי: שמונה-ארבע-שמונה). בעקבות טיבוע המשחתת "אילת" ולקחיו, תגברה היחידה את יחידת ההאזנה של חיל הים יחידה 663.
ב-1968 הגיעו המצרים להבנה כי עליהם לפתח את נושא הסיגינט והקימו את מנהלת הלוחמה האלקטרונית ששילבה יכולות מודיעיניות עם יכולת חסימה ושיבוש של מערכות תקשורת של האויב, כל זה בסיוע סובייטי. במסגרת פעילות המודיעין המצרי פעלה מג'מועה קרב 39, אשר מיולי 1969 עשתה שימוש בבלון בשדה התעופה באבו טור למטרות איסוף מודיעין מעבר לסוללת העפר שהקים צבא מצרים לאורך תעלת סואץ.
מלחמת ההתשה היוותה נקודת זינוק ליחידה בכל התחומים שהובלו על ידי אל"ם שלמה ענבר, אשר הגיע לפקד על היחידה כבחירתו האישית של ראש אגף המודיעין, האלוף אהרון יריב. בתקופה זו נענה אגף כוח האדם לדרישת יריב לתגבר את היחידה ב-94 גברים לצורכי האזנה בחזית התעלה.
בשנת 1969 הותקן ביחידה מחשב IBM 360/44, שנועד לעיבודים עתירי חישובים. היה זה המחשב הראשון שהותקן בצה"ל מחוץ לממר"ם.
במרץ 1970 מעבירה היחידה ידיעה שמחזקת את ההבנה שהכוח הסובייטי שהגיע למצרים נועד לפעול עצמאית. סימן נוסף לכך היה קליטת סוללת SA-3 סובייטית באלכסנדריה במסגרת כיסוי האלינט של היחידה.
עד סוף שנות השישים נשען המוסד על היחידה, למעקב אחר התקשורת בין אנשי הפח"ע וקשריהם עם תשתיות לסיוע מבצעי שהקימו בארצות שונות. צבי זמיר קבע שההיענות לבקשות המוסד לא תאמה את צרכיו המבצעיים והחליט להקים במוסד יחידה שהתמחתה בתחום הטכנולוגי – "פרודות", שתעניק מענה לוגיסטי בזמן אמת לצרכים המבצעיים. אמ"ן לא ראה בעין יפה את השינוי המוצע ולא שיתף פעולה. במקביל להקמת "פרודות" הוקמה במוסד פונקציה לתקשורת אלחוטית עם סוכני המוסד, שפעלה במקביל ליחידה 220 של אמ"ן, במטרה להתגבר על עיכובים בהגעת תשדירים מסוכנים מתריעים.
מבצע תרנגול 53 יצא לפועל כדי לנצל את “התחכמותו” של מפקד זירת ים-סוף המצרי. הלה החליט להציב מכ”ם רוסי P-12 פעיל באתר דמה באזור ראס ע’ארב, בצד המערבי של המפרץ. הרעיון היה להטעות את חיל-האוויר הישראלי ולמנוע את השמדתו, כגורל מכ”מים אמיתיים אחרים. אתר דמה אינו מוגן כאתר אמיתי וכאלה לא היוו אתגר ל”ארטילריה המעופפת” של ישראל. התרגיל נקלט בתעבורת הקשר של יחידה 8200 והמידע הועבר לאמ”ן. האגף להציע לרמטכ”ל לחטוף את המכ”ם המצרי. חיים בר-לב, הרמטכ”ל, אישר את המבצע, שבוצע ללא תקלות.
מלחמת יום הכיפורים.
אגף המודיעין נכשל בתפקידו במתן התרעה על המלחמה המתקרבת. במסמך הערכה של חטיבת המחקר מ-5 באוקטובר 1973, יממה לפני פתיחת הקרבות, נקבע: "הסבירות שהמצרים מתכוונים לחדש הלחימה היא נמוכה". קביעה זו מתמצתת את גודל הכישלון. עיקר הכישלון מיוחס למחלקת המחקר ולראש אמ"ן, האלוף אלי זעירא.