W Berlinie w 1931 wstąpił do partii komunistycznej i został agentem Kominternu. W 1932 zadenuncjował w sowieckiej tajnej policji swoją byłą przyjaciółkę Nadieżdę Smirnową, która w wyniku donosu została skazana na śmierć. Był świadkiem głodowej śmierci milionów ludzi podczas wielkiego głodu na Ukrainie, lecz za sprawą ideologii udało mu się zinterpretować fakty nie jako narodową tragedię, lecz krok naprzód w ewolucji ludzkości. Uważał, że konający na ulicach z głodu ludzie są „wrogami ludu, którzy wolą żebrać niż pracować”. Sądził, wraz z mieszkającym z nim w Charkowie fizykiem Aleksandrem Weissbergiem-Cybulskim, że zniszczenie wsi ukraińskiej godzi się z ogólną historią postępu ludzkości. Koestler opuścił ZSRR w 1933, a na jego pożegnanie Weissberg na stacji powiedział: „Cokolwiek by się działo, wysoko dzierż sztandar Związku Radzieckiego!”.