Во время Великой Отечественной войны, возглавляя 4-е управление НКВД, участвовал в организации минирования стратегических объектов в период обороны Москвы, диверсионной деятельности против фашистских войск на Кавказе, стратегических радиоигр с немецкой разведкой. Судоплатов непосредственно руководил деятельностью на оккупированной немецкими войсками Западной Украине партизанского отряда специального назначения Дмитрия Медведева, который являлся базой для легендарного разведчика Николая Кузнецова, возглавлял отдел, обрабатывавший информацию о разработке атомной бомбы в США.