ב-1941 לכד הצי הבריטי במתכוון ספינת חיזוי מזג אוויר גרמנית, שהיו עליה ציוד הצפנה וקודים; יומיים לאחר מכן לכדו הבריטים צוללת U-110 עם מכונת אניגמה, ספר צפנים, ספר הפעלה ומידע נוסף. כל אלו סייעו לבלצ'לי פארק לפענח הודעות של צוללות גרמניות כבר ביוני של אותה שנה.
מכונות אניגמה או ספרי הפעלה נלכדו משבע צוללות ומשמונה ספינות גרמניות. בין הצוללות היו U-505 ו-U-559 (ב-1942), מספר ספינות חיזוי מזג אוויר (ב-1944) וכן מספר סירות מכמורת מוסבות, שנלכדו במהלך פשיטה על איי לופוטן שליד נורווגיה.
נשקלו גם דרכי פעולה אחרות כמו הצעתו של איאן פלמינג לרסק מפציץ גרמני שנלקח שלל לתוך הים בקרבת ספינות גרמניות בתקווה שאלו יתקרבו לסייע, ואז יופתעו על ידי כוחות קומנדו שיצאו מהמטוס וישימו ידם על מכשור ההצפנה.
במקרים אחרים השפיעו בעלות הברית על הגרמנים לספק להם עריסות. על מנת לעשות זאת הם פיזרו מוקשים (או ביצעו פעולה אחרת) ואז האזינו להודעות שעשויות היו להישלח עקב הפעולה. במקרה של פיזור המוקשים, היה צפוי שהגרמנים ישתמשו במילה "Minen" (מוקשים בגרמנית) בחלק מההודעות. שיטת פעולה זו כונתה בבלצ'לי גינון.
אם משרטטים גרף של תעבורת הודעות האניגמה המפוענחות כנגד מספר הספינות הבריטיות שטובעו בחודש נתון ניתן לראות שרוב האבדות הבריטיות התרחשו כאשר לא עלה בידי המפענחים הבריטיים לפענח את הודעות האניגמה של הצי הגרמני. אולם ב-1943 הייתה כמות התעבורה המפוענחת כה גדולה שהתובנה של המפענחים לגבי ההודעות הייתה מעולה. כך ידעו המפענחים שהודעה קצרה שנשלחה מהמערב בשעה 06:00 בבוקר בוודאי נשלחה על ידי ספינת חיזוי מזג אוויר והמשמעות הייתה שההודעה תכלול עריסות מסוימות; כך גם לגבי תעבורה של הודעות אחרות.
מנקודת זמן זו במלחמה נקראו הודעות האניגמה של הצי הגרמני ללא הרף, אפילו לאחר שינויים שביצעו הגרמנים.
ברם, התחבולות החדשות רק הפחיתו את כמות האפשרויות לפיענוח הודעה נתונה. המספר הנותר עדיין היה רב, ובשל הרוטורים החדשים שהגרמנים הוסיפו מפעם לפעם, נעשה המספר גדול בהרבה מהמספר שהפולנים נאלצו להתמודד עמו. במטרה לפתור זאת נוצרו גרסאות חזקות יותר של הבומבה הפולנית, שיכלו לבחון במהירות אלפי כוונונים אפשריים.
הגרמנים חשדו שההצפנה של האניגמה נפרצה. קרל דוניץ קיבל דיווחים של מפגשים "בלתי אפשריים" בין צוללות וספינות בעלות הברית. הדבר עורר בו חשדות שקיימת פרצה בתקשורת הגרמנית. במקרה מסוים, שלוש צוללות חברו באי קטן בקריביים ותוך זמן קצר הגיחה לעברן משחתת בריטית. כל הצוללות הצליחו להימלט ולדווח את שאירע. דוניץ דרש מיד לערוך בדיקה מחודשת בנוגע למידת האבטחה של האניגמה. הבדיקה המדוקדקת הראתה שהבעיה, אם קיימת, אינה נובעת מהאניגמה עצמה. דוניץ לא הסתפק בכך והורה לשנות את ספר הכוונונים כצעד של זהירות. בכך אכן הצליח "להחשיך" את בלצ'לי פארק למשך פרק זמן.
העדויות שהצטברו אצל הגרמנים, כי בעלות הברית קוראות את תשדורות האניגמה של הצי, מעולם לא היו משכנעות דיין. יתר על כן, מחלקת ה-"B-Dienst",שעסקה בריגול נגדי ואף פענחה למחצה את הקודים של הצי המלכותי של בריטניה בשלבים המוקדמים של המלחמה, סיפקה מספיק מידע על מנת לתמוך בכך שבעלות הברית אינן מסוגלות לקרוא את הודעות הצי הגרמני. צירוף המקרים היה כזה, שהצלחת הגרמנים בהיבט זה חפפה בזמן לאי היכולת הזמנית של המפענחים של בעלות הברית לקרוא את תשדורות הצי הגרמני.
מקרה נוסף שבו התעורר חשד הגרמנים היה כאשר חמש ספינות עמוסות סיוע הפליגו מנאפולי לעבר צפון אפריקה כדי לסייע לרומל במערכה. באופן בלתי מוסבר הותקפו וטובעו כל הספינות על ידי מטוסי בעלות הברית. מאחר שלא היה זמן למטוסים לאתר את הספינות לפני כן ואז להטביע אותן נאלץ צ'רצ'יל להכריע האם לפעול ישירות על פי המודיעין של אולטרה. צ'רצ'יל החליט להטביע את הספינות מיד. לצורך כיסוי העקבות של אולטרה נשלחה לאחר ההטבעה הודעה של בעלות הברית לנאפולי, שם שיבחו מרגל בדוי ובישרו לו אודות ההטבות שיינתנו לו עקב ההצלחה. הגרמנים פענחו את ההודעה והאמינו לה.
בשנת 1941 למד המודיעין הבריטי שהצי הגרמני עומד להכניס לשירות מכונה מדגם M4, גרסה חדשה לאניגמה המכילה ארבעה רוטורים במקום שלושה. למזלן של בעלות הברית, בדצמבר שלחה צוללת הודעה תוך שימוש במכונה החדשה עוד לפני שזו הייתה אמורה להיכנס לשימוש מלא. בהבינה את הטעות, שידרה הצוללת את אותה ההודעה בגרסת שלושה הרוטורים ובכך נתנה לבריטים מספיק רמזים על מנת לפענח גם את הצופן של המכונה החדשה מיד לאחר כניסתה לשימוש מבצעי ב-1 בפברואר 1942. רשת התקשורת של הצוללות שהכילה את המכונות החדשות נודעה בשם "טריטון", ובשם הקוד "כריש". תעבורת ההודעות של רשת תקשורת זו נקראה באופן שגרתי על ידי בעלות הברית.
פיענוח של חלק מההודעות (לא באניגמה הגרמנית) הוביל לקרב כף מטפן שבו הובס הצי האיטלקי. לקרב קדם איתור נוסף על ידי מטוס סיור "מזדמן". אנדרו קנינגהם ביצע פעולה מיוחדת במלון במצרים על מנת למנוע מסוכנים של מדינות הציר מלשים לב לתנועותיו ולהסיק מכך שמתוכנן מבצע גדול. המידע מאולטרה היה בעל חשיבות רבה לבריטים (באל עלמיין במערב מצרים, בקרב המתיש עם קורפוס אפריקה שהיה תחת פיקודו של רומל).
מידע מודיעיני שהגיע מהודעות שהוחלפו בין היטלר לבין הגנרל גינתר פון קלוגה היה בעל חשיבות עצומה במהלך המערכה בצרפת מיד לאחר נחיתת הכוחות ב-D-Day, בכך שסיפק מידע לגבי התזמון שבו עשויים להיכנס למערכה חיילי מילואים גרמניים. הודות למידע מאולטרה קיבל הצבא האדום תובנה לפני תחילת קרב קורסק לגבי ריכוז הכוחות הגדל של הגרמנים, מיקומו וזמן תקיפה מדויק.
עד 1945, כמעט כל תעבורת האניגמה הגרמנית (ורמאכט, צי, לופטוואפה, אבווהר, SD ועוד) פוענחה תוך יום או יומיים, אולם הגרמנים עדיין היו בטוחים שהאניגמה אינה ניתנת לפריצה. אילו שינו את המכשור שלהם, היו מאלצים את המפענחים הבריטיים להתחיל מחדש. הגרמנים סברו שהאניגמה כה בטוחה עד כי דנו באמצעותה בפתיחות אודות תוכניותיהם ותנועותיהם, וכך סיפקו לבעלות הברית מידע רב. אולם, המידע מאולטרה נוצל לעיתים לרעה או לא קיבל את תשומת הלב הראויה. כך למשל, כוונותיו של רומל לפני קרב מעבר קסרין בצפון אפריקה ב-1942 הועלו כאפשרות על ידי אולטרה, אך האמריקאים לא לקחו זאת בחשבון. בנוסף, מידע מאולטרה רמז ב-1944 שעומדת להתרחש התקפה בארדנים אולם הקרב על הבליטה היה בגדר הפתעה לבעלות הברית משום שהתעלמו מהמידע.
לאחר המלחמה חשפו צוותי פרויקט TICOM אמריקאיים כמות משמעותית של אנשי צופן גרמניים, ועצרו אותם. בין הדברים שלמדו האמריקאים היה שהמצפינים הגרמנים, לפחות, הבינו היטב שהאניגמה אינה "בלתי ניתנת לפענוח". הם פשוט לא היו מסוגלים לתפוס איך מישהו יהיה מסוגל ללכת את כברת הדרך העצומה הדרושה לשם כך. (See Bamford's "Body of Secrets" in regard to the TICOM missions immediately after the war).
שאלה מעניינת עולה בנוגע לשימוש שנעשה כביכול במידע של אולטרה על ידי רשת הריגול של לוסי. הרשת הייתה בעלת מידע רב ובעלת יכולת פעולה מהירה והייתה מסוגלת לקבל מידע "ישירות מהמטה הכללי של הגרמנים" - לרוב על פי דרישה. ישנן חשדות ש"לוסי" הייתה מעין דרך עבור הבריטים להזין מודיעין של אולטרה לסובייטים באופן שלא יחשוף מקורות, ויראה כאילו הגיע ממודיעין אנושי ולא מפיענוח תשדורות רדיו גרמניות. הרשת של "לוסי" תופעלה ככל הנראה על ידי איש אחד (רודולף רסלר) והיחס שהעניקו לה הסובייטים היה חשדני. המידע שסיפקה הרשת היה מדויק ומתוזמן היטב וסוכנים רוסים בשווייץ התייחסו אליו במלוא הרצינות.
פענוחים של "PURPLE" באירופה.
בזירת האוקיינוס השקט, מכונת ההצפנה היפנית שכונתה "PURPLE" (באנגלית - סגול) על ידי האמריקאים, שימשה להצפנת התקשורת של הדרגים היפנים הדיפלומטיים הבכירים ביותר. הצופן פוצח על ידי שירות מודיעין האותות של צבא ארצות הברית. חלק מההודעות המפוענחות הוכחו כנחוצות בזירות אחרות. מקרה מסוים נגע לדיווחים מפורטים של שגריר יפן בגרמניה שהוצפנו על ידי מכונת ה-PURPLE. הדיווחים כללו סקירות של האסטרטגיה והכוונות הגרמניות, דיווחים אודות ביקורי השגריר בביצורי החוף של נורמנדי ודיווחים אודות שיחות ארוכות עם היטלר.
היפנים השיגו מכונת אניגמה כבר ב-1937, זו הייתה מכונה דומה לזו שהייתה לצבא הגרמני למעט חיווטי הרוטורים ולוח הפלאגים.
חשיפת אולטרה לציבור לאחר המלחמה.
בריטניה וארצות הברית שמרו את האולטרה בסוד עד סוף המלחמה, אולם אין מידע חד משמעי שמסביר מדוע קיומה נשמר בסוד 29 שנים, עד שנת 1974, אלא רק מספר הסברים אפשריים. ראשית, כפי שטען דייוויד קאהן בסקירה שכתב ב"ניו יורק טיימס" בשנת 1974, לאחר מלחמת העולם השנייה מכרו הבריטים חלק גדול ממכונות האניגמה למדינות עולם שלישי, בידיעה שיוכלו להמשיך לקרוא את ההודעות של בעלי המכשיר החדשים. פרסום האולטרה היה עלול לגרום לביטול המכירה.
הסבר אפשרי שני מתייחס לאירוע שבו צ'רצ'יל חשף בפומבי מידע שהושג מפיענוח תקשורת רוסית, בין מלחמות העולם; חשיפה זו גרמם לרוסים לשנות את שיטת ההצפנה שלהם, והוביל לערפל מודיעיני.
הסבר שלישי, שנתן וינטרבותאם, גורס ששבועיים לאחר יום הניצחון באירופה דרש צ'רצ'יל שאנשים שנחשפו למידע מאולטרה לא יחשפו את החומר או את מקורו. צ'רצ'יל סבר שחשיפה כזו הייתה עשויה לפגוע בפעילותו העתידית של הביון הבריטי.