עם קום המדינה עברה היחידה לחיל המודיעין. ב-1950 הצטרף למודיעין 10 (לימים יחידה 504)., תחילה שירת בבסיס ג' בירושלים וב-1951 מונה למפקד בסיס ד' בבאר שבע ושירת בתפקיד במשך ארבע שנים. התמחה במודיעין ממקורות אנושיים מבדואים, מצרים וירדן. בתפקידו זה פגש והתיידד עם אריק שרון. בתפקידו הבא הושאל למוסד וניהל את שלוחת הארגון באיראן עד 1959. בשנת 1960, עם התהדקות יחסי איראן–ישראל, מונה נמרודי לנספח צה"ל הראשון בטהראן. במשך השנים הפך לאחת הדמויות המשפיעות באיראן של השאה, קודם להפיכת האייתולות. במסגרת זו היה מעורב במבצע יהלום, להבאתו של מטוס מיג 21 עיראקי לישראל.