В 1939 году отправился выполнять поручение адмирала В. Ф. Канариса в Чехословакию, а затем и в Польшу. В Варшаве был разоблачён, арестован и заключён во Львовскую тюрьму. Когда Красная армия освобождала Западную Белоруссию и Западную Украину, поначалу вместе с другим заключённым был выпущен из тюрьмы. Однако уже в августе 1940 года во время нелегального пересечения бывшей латвийской границы Нелидов был задержан. Было установлено, что он является агентом разведки Германии. После этого его переправили в Москву и поместили во внутреннюю тюрьму на Лубянке.