Tronstad var sentral i å planlegge og organisere Vemork-aksjonen, og han ble for denne innsatsen belønnet med Order of the British Empire. Han var også med på å organisere avlytting av tyske offiserer i Norge. Denne avlyttingen framskaffet blant annet opplysninger om den tyske produksjonen om flyvende bomber (V1) ved Peenemünde. Opplysningene førte til omfattende bombeangrep som satte produksjonen tilbake og skaffet britene et hardt tiltrengt pusterom.