ב-1938 הושפע קרלסון מכרוז אנטישמי שחולק ברכבת התחתית של ניו יורק, מאת גוף שנקרא "המפלגה הלאומנית האמריקאית" (American Nationalist Party). קרלסון הגיע להכרה כי מצב הדברים באמריקה הולך ונראה כ"עולמו של היטלר", והוא החליט להתחקות אחר שורשיה של הגזענות בארצות הברית. כשליחם, בנפרד, של המגזין הכלכלי פורצ'ן (Fortune) של בית ההוצאה טיים-לייף ושל גופים פרטיים, "המועצה נגד חוסר סובלנות" (Council Against Intolerance) ו"ידידי הדמוקרטיה" (Friends of Democracy), יצא קרלסון למשימתו העיתונאית והספרותית הגדולה; בזהות בדויה חדר אל הגרעין הקשה של הקבוצות הגזעניות והפרו-נאציות שפעלו בארצות הברית ערב מלחמת העולם השנייה.
קרלסון העמיד פני תומך ומזדהה עם תנועות אלו ועם רעיונותיהן והצליח לחדור לתאים הממודרים והחמושים שלהן ואף להיפגש ולשוחח עם מנהיגיהן.
קרלסון מצא כי המאחד את כל הקבוצות הפרו-נאציות היה השנאה, שנאה לנשיא רוזוולט, שנאה ליהודים, שנאה לקתולים ומעל לכל שנאה לדמוקרטיה.
מתוך תמיכת קבוצות אלה בגרמניה הנאצית נבעה תמיכתן, עם פרוץ מלחמת העולם השנייה, בתנועת הבדלנות, שעיקר המסר שלה היה כי אין על ארצות הברית להתערב במלחמה באירופה, כשכוונתן בזאת הייתה שלא להצטרף לצד בריטניה במלחמתה בגרמניה הנאצית. גם לאחר הצטרפות ארצות הברית למלחמה לאחר שהיפנים תקפו את בסיס הצי בפרל הארבור ב-7 בדצמבר 1941, לא חדלו תנועות אלו מפעולתן, והיא הפכה מבדלנות לפעולת גיס חמישי.
לאחר ארבע ויותר שנות איסוף החומר ישב קרלסון לכתוב את ספרו. בגלל רגישות הנושא סירבו מוציאים לאור אחדים לפרסם את הספר, עד שנמצא לו המו"ל המתאים. הספר יצא לאור ב-1 בינואר 1943 ונשא את השם "Under Cover" (תחת מסווה). עד מהרה הפך הספר לאחד מרבי-המכר בארצות הברית וקרלסון הפך לאישיות לאומית. בשנת הופעתו, 1943, נמכרו 550,000 עותקים מן הספר.
בספרו חשף קרלסון את פניהן של הקיצוניות הפשיסטית והנאצית בארצות הברית, את תנועותיה, לרבות האיגוד הגרמני אמריקאי והקו קלוקס קלאן וכן את הימין הנוצרי בארצות הברית, שנטה לגילויים לאומניים, גזעניים, אנטישמיים ופרו-נאציים, בהנהגתם של אנשי כמורה.
קרלסון לא נח על זרי התהילה, ולאחר צאת ספרו לאור המשיך בתחקיריו, שנערכו בזהות בדויה, אודות תנועות קיצוניות בארצות הברית, מן הימין ומן השמאל. הוא הגיש בקשות להצטרפות למפלגה הקומוניסטית האמריקאית ולקו קלוקס קלאן, נוכח בעצרות שבהן נאמו מסיתים גזעניים ומטיפים דתיים קיצוניים ושמע את הטפותיהם מלאות השנאה והסילופים. בין היתר תיעד את נאומו של מטיף ידוע שפסק כי "ישו לא היה יהודי".
את ממצאיו וחוויותיו מתחקירים אלו העלה קרלסון על הכתב בספרו "הזוממים" (The Plotters) שראה אור בשנת 1946.
פרק מיוחד מתחקירו בחר קרלסון לפרסם כספר נפרד והוא הפרק המתייחס לפעילותם הגזענית רוויית השנאה של חלק מאנשי הכמורה. הספר שנקרא "מחרחרי שנאה בקרב הכמורה" (Hate mongers among the clergy) ראה אור גם הוא בשנת 1946.
"מקהיר עד דמשק".
בינואר 1948 הגיע קרלסון ללונדון, כאשר המשימה שהציב לעצמו הייתה לבצע תחקיר על השתתפותם של אנשים וארגונים נאצים ואנטישמיים לצדם של הערבים במלחמה שהחלה להתחולל בארץ ישראל לאחר החלטת האו"ם על תוכנית החלוקה, מלחמה שהיוותה את שלביה הראשונים של מלחמת העצמאות.
על רקע עמדותיו האנטי נאציות ולאור השקפת עולמו כפי שהתבטאה בספריו, היה קרלסון אוהד היישוב היהודי במלחמתו לעצמאות. תוך כדי תחקירו, שהחל כתחקיר עיתונאי על השתתפותם של נאצים במלחמה, נסחף קרלסון למערבולת של מלחמת העצמאות וסיקר את כל היבטיה מן הצד הערבי ולא רק את הנושא בו החל התחקיר. במשך כל ימי המלחמה נדד קרלסון בין בירות ערב, קהיר, דמשק, ביירות ורבת עמון, בזהות בדויה של אוהד העניין הערבי, ואף הגיע פעמים אחדות, תוך סיכון נפשו בחציית הקווים, לירושלים העברית, בזהותו הגלויה, כמחברו של "תחת מסווה".
בתחילת המסלול בלונדון הציג עצמו קרלסון בשם "צ'ארלס ל. מוריי", סוכן של חברה לציוד חקלאי מאינדיאנה. כבר שלוש שנים קודם לכן, בשנת 1945, השתמש קרלסון בשם זה לצורך התכתבות עם מה שכינה "מחרחרי שנאה" ו"אנטי דמוקרטים" בבריטניה. בלונדון נפגש עם פשיסטים בריטיים מאוהדי אוסוואלד מוסלי ועם שכירי חרב שעמדו לצאת למזרח התיכון להילחם לצד הערבים.
מלונדון יצא קרלסון לקהיר, אליה הגיע ב-2 במרץ 1948. כשניסה לצלם תמונות ברחובות קהיר נעצר על ידי המשטרה בחשד שהוא מרגל יהודי. הוא הובל לתחנת המשטרה על ידי שני שוטרים והמון צווח בלא הרף "יאהוד!". כאשר הסתובב וצעק "אני אמריקני!", צעק לו מישהו באנגלית רהוטה: "אם כך, גרוע אתה מיהודי!". בקהיר נפגש עם אנשי האחים המוסלמים ודובב אותם על שנאתם ליהודים ועל נחישותם להכחידם. ככלל, בכל תחנות מסעו במדינות ערב הציג קרלסון עמדות אנטי יהודיות קיצוניות והצליח להוציא מכל בני שיחו, ערבים, אזרחים ואנשי צבא, שכירי חרב גרמנים נאצים ובוסנים מאנשי צבא ערב החופשית של המופתי חאג' אמין אל-חוסייני, את השקפותיהם הקיצוניות השואפות להביא קץ לקיום היהודי בארץ ישראל.
מקהיר נסע קרלסון כצלם-מלווה עם מתנדבי "החולצות הירוקות" לארץ ישראל. הם נכנסו אליה דרך רפיח, נסעו לבאר-שבע ודרך חברון הגיעו לירושלים הערבית, ממנה התבונן על העיר העברית הנתונה במצור. הוא נלווה אל הלוחמים הערבים בקרבות. ב-13 באפריל 1948, התרחשה ההתקפה על שיירת הדסה. קרלסון מספר כי הערבים טענו שקיבלו מידע על "ריכוזי כוחות יהודיים גדולים בקרבת האוניברסיטה ובית החולים". לשאלתו מי מסר להם את המידע, קיבל את אותה תשובה מערבים שונים באבו תור: "האנגלים".
קרלסון חזר עם חבריו למצרים לצורך רכישת נשק. בדרך עברו ליד כפר עציון, שם היה עד להתקפה של הלגיון הערבי על הקיבוץ. בין הלוחמים המתנדבים שנסעו איתם בחזרה ממצרים לארץ ישראל, היו גם שני גברים שעוררו במיוחד את תשומת לבו של קרלסון, בשל התנהגותם כזוג נאהבים. בכניסתה לארץ ישראל, עברה מכונית המשא בדרך לעזה ליד הריסותיו של קיבוץ כפר דרום. על החוף בעזה הבחין כי זוג הגברים הנאהבים אינו יוצא דופן. אדם שהציג עצמו כחבר מועצת העיר עזה הצביע על הים ואמר: "חודש אחד, והמים האלה - מכאן ועד קצה האופק - ישחירו מגופותיהם הצפות של היהודים". קרלסון וחבריו נסעו שוב לירושלים. הערבים החלו לספוג תבוסות בכל רחבי הארץ וקרלסון מתייחס בספרו ל"פסיכוזת הבריחה שהשתלטה על הערבים" והביאה ליציאתם ההמונית. באחד הימים גם נפגש עם הפטריארך הארמני. קרלסון מעיד כי במו עיניו ראה את הלגיון הערבי בעזה, בחברון ובירושלים, בזמן שהבריטים הודיעו רשמית כי "כל כוחות הלגיון הערבי עזבו את ארץ ישראל לפני תום המנדט". בליל ה-14 במאי - הלילה האחרון לפני הכרזת העצמאות של מדינת ישראל, צפה קרלסון לעבר חורבות גוש עציון העולה באש. חברו הטוב, מוסטפא, אמר לו באותו הלילה: "כל ערבי יודע כי תוך שלושים יום מהיום נהיה בתל אביב. נשב בבתי־הקפה שלהם על שפת הים, נשתה קפה, נאכל בקלאווה ונתעלס באהבים עם הבחורות היהודיות".
עם הכרזת המדינה החליט קרלסון כי מקומו בעת הזו הוא בישראל, לראות בלידתה של המדינה החדשה. תוך סיכון נפשו, חצה את הקווים לעבר ירושלים העברית, כשהוא מחזיק בידו דגל קטן של ארצות הברית. הוא הצליח להגיע לעמדות היהודים ולהוכיח להם את זהותו האמיתית, ואף הספיק לסקר את מסדר הפרידה של הנציב העליון האחרון אלן קנינגהם. בישראל שהה קרלסון ותיאר את הולדת המדינה בספרו בפרק הנקרא "מדינת ישראל (Medinat Yisrael - כך במקור) נולדת".
לאחר ימים אחדים, כשטעם את טעם המצור והמחסור בירושלים, הצליח קרלסון להסתנן לשער יפו ולחזור לעיר העתיקה. לא די היה לו בכך, ולאחר שסיקר את הקרבות בירושלים מצידה הערבי שב והסתנן לירושלים המערבית. הוא הופתע לראות בעיר הנצורה והמופגזת את שמחת התושבים על הכרזת העצמאות ואת דגלי ישראל מתנוססים בכל פינה. יחד עם זאת בפרק בספרו הנקרא "החיים בעיר הנצורה" תיאר את סבלות התושבים, המחסור, הרעב, ההפגזות הבלתי פוסקות והאבל על הנופלים. כן סיקר את ניסיון הפריצה של הפלמ"ח לעיר העתיקה דרך שער ציון ב-19 במאי 1948. מאורע שהשפיע קשות על קרלסון, כאמריקאי, היה נפילתו מכדורי הערבים של הקונסול הכללי ארצות הברית תומאס ואסון ב-22 במאי, ליד בניין ימק"א ירושלים.
קרלסון לא נח ולא שקט עד שכעבור זמן לא רב שב וחדר מבעד לקווים לשטח הערבי דרך אבו תור. המשמר הערבי שתפס אותו לא האמין לסיפורו והוא עמד בפני סכנת הוצאה להורג, אלא שלאחר מאמצים עלה בידי שוביו להתקשר אל קצין ערבי ממכריו והלה ערב למהימנותו. בסבב זה התוודע קרלסון לרב-סרן עבדאללה א-תל, מפקד הלגיון הערבי בירושלים, ותחת חסותו היה עד לאירוע היסטורי כשנוכח אישית בנפילת הרובע היהודי של העיר העתיקה ב-28 במאי 1948, בידי כוחות הלגיון הערבי ובכניעת תושביו היהודים שפונו ממנו לאחר שעמדו במצור שישה חודשים. קרלסון נכח בביקורו של המלך עבדאללה בעיר העתיקה מיד לאחר כניעת הרובע היהודי, שאף נעצר לבקשת קרלסון כדי שיוכל לצלמו. מיד לאחר מכן נשמע קול פיצוץ בית הכנסת החורבה וקרלסון מיהר למקום לתעד את חורבותיו.
בהמשך הגיע קרלסון לבית לחם וליריחו, וסיקר את הלך הרוחות בהן לאחר ניצחון הלגיון הערבי בירושלים.