Первое, что Орлов предложил Розенбергу, это совместную встречу с новым премьер-министром и министром финансов Испании Хуаном Негрином. Розенберг связался с Негрином и попросил его приехать. Он сразу решил, что предоставит возможность Орлову самому решать все вопросы с Негрином. (Марсель Израилевич Розенберг по природе был человеком осторожным, но это его не спасло. В феврале 1937 года он будет переведен из Испании на непрестижную должность уполномоченного НКИД при правительстве Грузинской ССР, в конце того же года арестован, а в 1939 году расстрелян.)

Хуан Негрин (смелый и решительный человек, интеллигент, свободно говоривший на английском и немецком языках, обладавший живым умом и способностью располагать к себе окружающих) сказал, что данную операцию могут осуществить испанские войска. Это не совсем устраивало Орлова. Памятуя указания Сталина о сверхсекретном характере данной операции, он опасался, что через испанских военных информация может дойти до осевших в Испании анархистов и троцкистов, которые могут инспирировать волнения в испанской армии в связи с вывозом из страны ее национального достояния. Поэтому Орлов сказал, что будет использовать для вывоза золота недавно прибывших в Испанию красноармейцев-танкистов. Он также предупредил Негрина, что любая утечка информации по данному вопросу может спровоцировать антиправительственные выступления, что вызовет политический скандал, а в результате может даже произойти внутренняя революция. Он предложил для прикрытия данной операции использовать легенду, будто золото вывозится на хранение в Англию или в Америку, а себя Орлов просил снабдить документами английского или американского банка. Негрин согласился, сказав, что Орлову в любое время можно будет предоставить такие документы.

На следующий день с готовыми документами Орлов вылетел на испанском военном самолете в Картахену. Но он чуть не погиб. Их самолет обстреляли немецкие истребители, которые сопровождали бомбардировщиков, идущих на Мадрид. Пилоту удалось посадить самолет на секретном аэродроме в горах. Откуда Орлов на автомобиле возвратился в Мадрид.

Ему пришлось проделать почти 300 миль на автомобиле от Мадрида до Картахены. Там он связался с советским военно-морским атташе Николаем Кузнецовым и, не имея на это санкций, частично посвятил его в суть операции. Орлов понимал, что силами только советских военных золото не вывезти, нужно привлечь надежных испанцев. Он сказал, что в помощь советским танкистам для вывоза с рудников никелевой руды, стратегического сырья, нужно несколько десятков испанских моряков, которым можно было бы полностью доверять. Кузнецов договорился с командиром картахенской военно-морской базы капитаном Рамиресом де Тогоресом, чтобы тот выделил шестьдесят надежных моряков-проводников для выполнения особо важного задания. Их подготовили на охрану картахенских пещер, которые находились примерно в пяти милях от базы.

Но Орлов прекрасно понимал, что погрузкой золота на советские суда операция не закончится. Он отвечает за всю операцию, поэтому с него будет спрос за каждый слиток золота, который не дойдет до российского порта. Руководствуясь английской поговоркой, что нельзя класть все яйца в одну корзину, Орлов принял решение вывозить золотой запас на четырех советских судах. Однако советские суда иногда задерживались и обыскивались итальянскими проводниками, и необходимо добиться их охраны кораблями ВМС Испании. Для этого надо было связаться с испанским правительством, но надежных каналов связи не было. И Орлов предпринял рискованный перелет обратно в Мадрид для встречи с испанским премьером.

С его стороны он получил полную поддержку и вскоре снова вернулся в Картахену, уже вместе с министром финансов Хуаном Негрином и министром обороны Индалесио Приято, который в целях конспирации обеспечил на месте конвой итальянскими военными кораблями советских судов с особым грузом на борту.

Началась погрузка золота на советские суда. Хотя пять миль — небольшое расстояние, но преодолеть его в условиях постоянной бомбежки района военно-морской базы немецкой авиацией было сложно. Для конспирации русских водителей переодели в испанскую военную форму. Чтобы избежать бомбежек, золото перевозили ночью по неосвещенной дороге на машинах с выключенными фарами. Водителям с трудом удавалось управлять машинами с грузом по горному серпантину дорог. Одна из машин перевернулась, а четыре, свернув не в ту сторону, заблудились, и Орлов нашел их только на следующий день припаркованными на площади в расположенной неподалеку деревне.

При погрузке золота на советские суда возникла еще одна трудность. По подсчетам Орлова, число ящиков с золотом (7900) оказалось на 100 больше, чем по официальным данным испанцев. Орлов решил, что «перебор» лучше, чем «недобор», который не простят, обвинив его в присвоении двух грузовиков золотых слитков со всеми вытекающими из этого последствиями.

Орлов вспоминал, как в тот момент, когда последний ящик золота был погружен на советский пароход, Мендес-Аспе, начальник Испанского казначейства, попросил у него официальную расписку. «Я знал, что это случится, и боялся этого момента, — писал Орлов, — но у меня был личный приказ Сталина, и я обязан был его выполнить». Испытывая острое чувство стыда, Орлов ответил небрежным тоном, словно это была простая формальность, что расписка будет дана в Москве после окончательного подсчета. Испанский чиновник слова не смог вымолвить от изумления, когда Орлов повторил, что официальную расписку может выдать только Государственный банк в Москве. Чтобы выйти из затруднительного положения, Орлов предложил Мендесу-Аспе послать на каждом грузовом судне по чиновнику Испанского казначейства в качестве наблюдателей.

Орлов с большим беспокойством наблюдал за отбытием из Картахены четырех окрашенных в серый цвет грузовых судов. Вдоль побережья вытянулась вереница испанских военных кораблей, капитаны которых получили в запечатанных конвертах указания о том, чтобы они помогли русским в случае поступления от них сигнала «SOS».

Об отправке судов Орлов сообщил двумя отдельными шифротелеграммами: в первой он предупреждал Центр, что вместо слова «золото» будет употреблять слово «металл».

«О каком металле вы говорите?», — написал Ежов в своем запросе в ответ на его вторую телеграмму, уведомляющей об отбытии грузовых судов. Убежденный, что теперь НКВД возглавляет «какой-то идиот», Орлов отправил третью телеграмму: «Смотрите мою предыдущую телеграмму. Пожалуйста, сообщите о моей телеграмме Ивану Васильевичу».

«Я ждал примерно семь или восемь дней в состоянии мучительной неизвестности» — так описывал Орлов долгую неделю, которую он провел в беспокойстве за судьбу судов, не зная, удалось ли им благополучно пройти по Средиземному морю. Только по прошествии восьми дней без тревожных сообщений он решил послать подробный отчет об операции.

Суда благополучно прибыли в Одессу 6 ноября 1936 года. Чтобы соблюсти строгую секретность, разгрузка производилась ночью, а затем груз был отправлен далее на специальном поезде под охраной тысячи красноармейцев и командиров. Заместитель наркома НКВД Украины лично сопровождал поезд, чтобы отрапортовать Ежову об успешном завершении операции.

Сегодняшняя телеграмма из Одессы с известием о прибытии груза… Операция завершена.