פעילותו הממשית של חדר 40 החלה לאחר שאחד מספרי הצופן הגרמניים הועבר לידי הבריטים. ספר צופן זה נקרא "ספר האיתות של הצי הקיסרי הגרמני" (Signalbuch der Kaiserlichen Marine, SKM), שאליו היו מצורפות מפות צופן. הספר נתפס על ידי אוניות של הצי הרוסי הקיסרי, והועבר לבריטים.
באוקטובר 1914 הצליחו הבריטים לשים את ידם גם על ספר הצופן שהיה בשימוש אוניות המלחמה של הצי הגרמני, וכן שימש את אוניות הסוחר, הצפלינים והצוללות. ספר זה נתפס על ידי הצי האוסטרלי ב-11 באוקטובר. כחודש וחצי לאחר מכן משתה מכמורתנית את הכספת ובה ספר הצופן הגרמני השלישי, שהיה בשימוש דיפלומטים גרמניים בשגרירויות, נספחים הימיים וכן אוניות מלחמה שהיו באזורים מרוחקים. במרץ 1915 נמצא ספר הצופן של השירות הדיפלומטי הגרמני, שאבד לוילהלם ואסמוס, סוכן גרמני שפעל באיראן.
תפקודו של חדר 40 הופרע פעמים רבות בשל התעקשותה של האדמירליות על מתן פרשנות משלה לידיעות שהובאו על ידי המחלקה. המפענחים של חדר 40 הורשו לתרגם, אך לא לתת פרשנות למידע שאספו.
מחלקת הפענוח נקראה "חדר 40" גם כאשר התרחבה למשרדים נוספים בבניין האדמירליות. אל המחלקה הועברו כל התשדורות הגרמניות שיורטו, כולל תשדורות שהועברו בטלגרף ובקשר רדיו. לפי ההערכה פוענחו במחלקה זו בסביבות 15,000 תשדורות גרמניות. מנהל המחלקה עד מאי 1917 היה אלפרד יואינג, ואחריו נוהלה המחלקה על ידי רג'ינלד הול (Hall), בסיועו של ויליאם מלבורן ג'יימס.
התחלות.
בלילה שבין 3 ל-4 באוגוסט 1914, יומיים לאחר תחילתה של מלחמת העולם הראשונה איתרה אוניית הכבל הבריטית Alert את חמשת כבלי התקשורת התת-מימיים שקישרו בין גרמניה אל מעבר לאוקיינוס האטלנטי ואת ששת הכבלים שקישרו בינה ובין בריטניה. ניתוקם של הכבלים הביא לעלייה חדה בשימוש שעשו הגרמנים בקשר רדיו, סוג של תשדורות שקל היה בהרבה ליירט.
ואולם, תשדורות רדיו הן תשדורות מוצפנות ברובן, ולבריטים (וגם לגרמנים) לא היה ארגון שמטרתו לפענח צפנים. בתחילת המלחמה הפעיל הצי המלכותי הבריטי רק תחנת רדיו אחת שמטרתה הייתה יירוט תשדורות, אך תוך כמה שבועות הצטרפו למאמץ גם תחנות רדיו של שירות הדואר ושל חברת מרקוני. גם אזרחים שהיה ברשותם ציוד פרטי הצטרפו למאמץ ההאזנה. התשדורות שנקלטו הועברו לאדמירליות, אך איש לא ידע מה לעשות בהן.
אדמירל משנה הנרי אוליבר מונה כמפקד אגף המודיעין ב-1913. באוגוסט 1914 הייתה מחלקתו כולה מועסקת באיסוף מודיעין למלחמה שזה עתה החלה, ולא היו בה מומחים לפיצוח צפנים. אוליבר החליט לפנות לידידו, סר אלפרד יואינג, האחראי על ההדרכה בצי. יואינג היה פרופסור להנדסה, והיה בעל ידע בנושאים הקשורים לקשר רדיו; הוא גם התעניין בצפנים. כולם העריכו באותה עת שהמלחמה לא תארך יותר מכמה חודשים, ולפיכך לא נראה היה שיש צורך דחוף בתפקידו של יואינג כאחראי על ההדרכה; הוא התבקש, לפיכך, להקים קבוצה של מפענחי צפנים. יואינג פנה בתחילה לאנשי סגל של קולג'ים ימיים. המרצים בקולג'ים אלה היו פנויים, בשל חופשת הקיץ במוסדותיהם (המדובר, כאמור, על חודש אוגוסט) וכן כיוון שהצוערים בקולג'ים גויסו לשירות פעיל. המרצים ששוכנעו היו מרצים לגרמנית, למתמטיקה, לבלשנות ואנשי סגל שעסקו בנושאים ימיים. סגולה נוספת שראה בהם יואינג הייתה יכולתם לשמור על סודיות. פעילותם נעשתה במקביל ובנוסף לפעילותם הרגילה, והייתה חשאית; הם נאלצו לעיתים להסתתר כאשר יואינג קיבל מבקרים שעסקו בנושאים אחרים.
במקביל להקמת חדר 40, הוקם ארגון דומה במודיעין הצבאי שבמשרד המלחמה הבריטי. הצעה שהועלתה לאיחוד שני הארגונים לא צלחה, אך שני הארגונים חלקו ביניהם מערכת משותפת לאיסוף ומיון הודעות גרמניות, ופעלו במקביל בפענוח מסרים הקשורים לחזית המערבית.
ידיד של יואינג, פרקליט בשם ראסל קלארק, יחד עם ידידו קולונל היפיסלי (Hippisley), החלו לקלוט, כאזרחים, הודעות גרמניות. יואינג שילב אותם בבסיס של משמר החופים הבריטי; זו הייתה תחילתו של שירות ההאזנה, שנודע כ"שירות Y" (באנגלית: Y service). שירות זה התבסס, כאמור, על שירות הדואר הבריטי ועל חברת "מרקוני", כמו גם על היכולות שפיתח השירות עצמו.
למרות ההצלחה באיסוף המסרים הגרמניים, נותרו הבריטים במבוי סתום. שירות Y הצליח ליירט הודעות גרמניות רבות, אך הן היו מוצפנות; לא הייתה לבריטים דרך לפענח אותן, ולכן לא היה הרבה מה לעשות איתן מעבר לאיסופן.
תפיסת ספרי הצופן הגרמניים.
לכידת הסיירת "מגדבורג" וספר הצופן הראשון.
פריצת הדרך הראשונה של חדר 40 הגיעה עם לכידת אחד משלושת ספרי הצופן הגרמניים, שהיה ידוע כ-"Signalbuch der Kaiserlich Marine" (בקיצור: SKM).
בסוף אוגוסט 1914 יצאה פלגה של הצי הקיסרי הגרמני מקלייפדה (מֶמֶל) מזרחה, לסיוע לכוחות ימיים גרמניים אחרים, שעסקו בפעילות נגד יחידות צי של הצי הרוסי הקיסרי. הפלגה כללה את שתי הסיירות הקלות מגדבורג ואמאזון, וכן משחתות לליווי. ב-26 באוגוסט לפנות בוקר, בשל ערפל כבד, עלתה "מגדבורג" על שרטון. הספינות שהיו עמה התקרבו כדי לסייע לה להיחלץ מן השרטון, ובמקביל החל צוות האונייה להשמיד את ספרי הצופן ומפתחות הצופן, כאמצעי זהירות. לא כל החומר הסודי הושמד, וחלק נשמר כדי להמשיך בקשר עם האוניות המחלצות.
במהלך ניסיונות החילוץ התקרבו לאזור שתי סיירות קלות רוסיות. מפקד ה"מגדבורג", קורבטנקפיטן (Korvettenkapitän, דרגה המקבילה לרב-סרן) ריכרד האבניכט (Habenicht), החליט לנטוש את האונייה ולהשמיד אותה. רוב הצוות כבר הועבר לאוניות המחלצות, והנותרים היו אמורים להכין מטעני חומר נפץ להשמדת "מגדבורג", לנטוש את האונייה ולהשמיד אותה. ואולם, בטרם יושלמו צעדים אלה פתחו הרוסים באש, והביאו לבלבול אצל הגרמנים; האוניות הגרמניות האחרות נסוגו, מטעני חומר הנפץ הופעלו מוקדם מן המתוכנן, והצוות הנותר נטש את האונייה בבהילות וללא סדר. 15 אנשי צוות נהרגו בעת פינוי האונייה, ו-56 נפלו בשבי, בכללם האבניכט.
הרוסים השתלטו על הסיירת הנטושה וההרוסה, ובחיפוש על סיפונה התגלה ספר צופן שנשכח באחד התאים בחלקה האחורי של האונייה. צוללים מצאו מאוחר יותר ספר צופן נוסף, ועמו מפתח הצופן. פריטים אלה הוצמדו למשקולת והושלכו על ידי הגרמנים לים. הרוסים מצאו גם את ספר האיתות המלחמתי, את יומן האונייה, וכן מפות של הים הבלטי. לאחר הסריקה השמידו הרוסים את האונייה.
לא ברור מה אירע למסמכים הסודיים. על האונייה הגרמנית היו כמה עותקים של ספר הצופן; עותק שמספרו 151 הועבר לבריטים. הדיווח הגרמני היה שכל המסמכים הושלכו לים; על פי הסיפור שעבר בצי נמצא העותק בידיו של מלח גרמני, שנהרג ונפל לים כשהוא חובק את העותק בידיו (סיפור זה נמצא גם בזכרונותיו של וינסטון צ'רצ'יל). ואולם העותק הבריטי נמצא שלם וללא פגע.
יחד עם ספר הצופן נמצא גם המפתח הדרוש לקריאתו, מפה של הים הבלטי, יומן האונייה ויומנים מבצעיים. הרוסים השאירו אצלם את העותקים מס' 145 ו-974 של ה-SKM. עותק נוסף נשלח כאמור לבריטניה על גבי הסיירת הממוגנת אוניית הוד מלכותה ת'זאוס. אונייה זו נשלחה במיוחד מסקפה פלו לאלכסנדרובסק כדי לאסוף את העותק שהוצע לבריטים. האונייה הבריטית הגיעה לרוסיה ב-7 בספטמבר, אך בשל בלבול וטעויות יצאה בדרכה חזרה רק שלושה שבועות לאחר מכן, ב-30 בספטמבר, והגיעה ב-10 באוקטובר, ספר הצופן נמסר רשמית ללורד הראשון של הימיה, וינסטון צ'רצ'יל, ב-13 באוקטובר.
למרות השגת הספר, לא היה ההישג שלם, שכן ה-SKM לא סיפק את כל הנדרש לפענוח התשדורות הגרמניות. תשדורות אלו לא היו רק מקודדות אלא גם מוצפנות. ההודעות היחידות שניתן היה להבין היו הודעות לגבי מזג האוויר. פענוח של הודעות אחרות העלה ג'יבריש, עד שהובן שההודעות גם מוצפנות. פיצוח הצופן התאפשר לאחר שאלחוטנים גרמניים שלחו רצף הודעות ממוספר, ולאחר מכן שלחו אותו רצף שוב בצופן. הצופן הסתבר כפשוט למדי; במהלך נובמבר כבר הצליחו הבריטים לפצח אותו.
ההודעות שפוענחו הסתברו כדו"חות מודיעין על מיקומן של אוניות מדינות ההסכמה. זה היה חומר מעניין, אך לא חיוני. קלארק הבחין שישנן הודעות מקודדות הנשלחות בגלים קצרים, אך אינן מיורטות בשל מחסור בציוד קליטה. אנשי חדר 40 הונחו להפסיק לשבוע את ההאזנה להודעות הצבאיות שנשלחו בגלים ארוכים, ולנסות ליירט בפרק זמן זה את המסרים שנשלחו בגלים הקצרים. התשדורות שנקלטו באותו שבוע היו משמעותיות בהרבה: הן עסקו בתנועותיו של צי הים הפתוח – צי אוניות המערכה הגרמניות. חדר 40 החל ליירט בקביעות תשדורות בגלים קצרים, ואנשי הצי שעסקו עד אז בסיוע לאנשי הצבא בקליטת תשדורות גרמניות הוסבו להאזנה למקור החדש. לאנשי הצבא לא הוסבר השינוי, מסיבות של סודיות, וכתוצאה מכך רחשו טינה כלפי אנשי הצי ושיתוף הפעולה בין שתי המחלקות הופסק עד 1917.