Quan va començar la II Guerra Mundial el setembre de 1939, Golombek era a Buenos Aires (Argentina), representant la Gran Bretanya a l'Olimpíada d'escacs de 1939, en un equip amb Conel Hugh O'Donel Alexander i Stuart Milner-Barry. Varen tornar immediatament al Regne Unit, i seguidament foren reclutats al Bletchley Park, el centre de criptoanàlisi de la guerra. Golombek, en la seva doble condició de GM i lingüista, va treballar al Hut 8, la secció responsable de resoldre els codis de la màquina naval nazi Enigma.