Георгий Косенко, которому едва исполнилось 17 лет, без колебаний принял советскую власть. В 1920 году он стал секретным сотрудником ВЧК в Ставрополе, активно боролся с белогвардейцами и иностранными интервентами. В 1921 году записался красноармейцем в Ставропольский дивизион войск ВЧК. В том же году двадцатилетний чекист вступил в ряды РКП(б). До 1924 года принимал активное участие в уничтожении остатков белогвардейских банд на Северном Кавказе.

В 1924 году стал кадровым сотрудником органов ОГПУ. Работал на различных должностях в родном Ставрополе, а также в Новороссийске, Владикавказе, Ростове, Свердловске и Москве.

Еще в гимназии неплохо овладел французским языком. В начале 1933 года на молодого, но успевшего приобрести оперативный опыт чекиста обратили внимание сотрудники Иностранного отдела ОГПУ. По их рекомендации Косенко перевели в кадры внешней разведки. А уже 30 апреля того же года он назначается на ответственную должность заместителя резидента ОГПУ в Харбине.

В середине мая 1933 года Георгий Косенко прибыл в Харбин. Разведчику был выдан дипломатический паспорт на имя Георгия Николаевича Кислова. В столице Маньчжурии, оккупированной японскими военными в 1931 году, он работал под дипломатическим прикрытием секретаря советского генконсульства. В июне 1935 года был назначен резидентом ИНО НКВД и одновременно по линии учреждения прикрытия повышен до должности вице-консула СССР.

Политическая обстановка в Китае в тот период была весьма сложной. Наиболее сильные позиции в экономике страны занимала Англия. Против английского влияния в Китае активно выступала Япония, в 1931 году захватившая территорию Северо-Восточного Китая и в марте 1932 года создавшая там марионеточное государство Маньчжоу-Го под управлением малолетнего императора Пу И. Япония рассматривала Китай как исключительно собственную сферу влияния, крупнейший рынок сбыта товаров и богатейший источник сырья для японской промышленности. Свои корыстные интересы в этой крупнейшей азиатской стране преследовали и США, стремившиеся потеснить Англию и Японию на китайских рынках. Военное столкновение между этими империалистическими державами было неизбежным. Советский Союз, имевший общую границу с Китаем протяженностью около пяти тысяч километров, не был заинтересован в превращении Китая в арену военного противоборства империалистических государств, которые могли в конечном итоге сговориться и попытаться решить свои проблемы за счет СССР.

Кроме того, в Маньчжурии, в дореволюционный период входившей в зону влияния России, имелась многочисленная, в несколько десятков тысяч человек, русская колония. Здесь же осели остатки контрреволюционных белогвардейских банд, потерпевших поражение в Гражданской войне и перешедших на содержание разведывательных служб Англии, Японии и США. Поэтому одним из основных объектов внешней разведки в Китае являлись эмигрантские формирования. При этом разведчики вербовали агентуру в первую очередь из числа эмигрантов, решивших возвратиться в СССР.

К моменту приезда Косенко в Харбин в «легальной» резидентуре работали шесть оперативных и четыре технических сотрудника. Начальник ИНО ОГПУ Артузов дал Косенко четкое указание переключить разведывательную работу резидентуры в Харбине на выявление планов вооруженной эмиграции и иностранных спецслужб по диверсиям, вредительству и шпионажу.

Георгий Николаевич в течение десяти лет принимал активное участие в борьбе с белогвардейской эмиграцией, выявляя ее связи с подпольем в нашей стране, накопил значительный опыт оперативной работы. Поэтому неудивительно, что в Харбине он с первых дней активно включился в работу резидентуры. В представлении Косенко на должность резидента, подписанном в начале июня 1935 года, отмечалось, что «являясь в течение двух лет заместителем резидента ИНО ОГПУ — НКВД в Харбине, он самым активным образом помогал резиденту и добился значительных результатов в оперативной деятельности».

В документе, в частности, подчеркивалось, что Косенко через свои агентурные возможности выявил десять белогвардейских банд, сформированных японцами для переброски на советскую территорию. Им было установлено свыше 180 активных участников бандформирований, поставленных на учет в Центре. Благодаря полученной им оперативной информации три банды (Карася, Якимова и Комиссаренко), направленные на нашу территорию, при переходе советско-маньчжурской границы были ликвидированы.

Георгию Косенко удалось также выявить 25 активных японских разведчиков, засылавшихся штабом Квантунской армии на территорию СССР. К отдельным из них были подведены агенты резидентуры, что позволило Центру быть в курсе вопросов, интересовавших японскую разведку. Одновременно Косенко через агентурные каналы установил ряд японских разведчиков, работавших под прикрытием в различных учреждениях марионеточного государства Маньчжоу-Го.

В результате оперативных мероприятий харбинской резидентуры, разработанных непосредственно оперработником, пять японских разведчиков были выведены на советскую территорию и арестованы органами госбезопасности. Одновременно им была вскрыта и своевременно предотвращена провокация японской жандармерии (так называемое «дело ИНО ОГПУ»). Она заключалась в том, что японцы через завербованного ими белого эмигранта Воронина вербовали советских граждан в учреждениях СССР в Маньчжурии и на КВЖД от имени ОГПУ для освещения положения в советской колонии. Своевременными мерами, предпринятыми резидентурой, все завербованные японцами лица были выведены в СССР, дали письменные показания, на основании которых советский Наркомат иностранных дел заявил официальный протест японской стороне.

Большое место в работе Косенко в Маньчжурии занимали вопросы выявления и нейтрализации диверсионно-террористических планов японской разведки и связанной с ней белогвардейской эмиграции.

Георгий Николаевич работал, как говорится, на износ, что сказалось на состоянии его здоровья. В конце 1935 года он серьезно заболел и в январе 1936 года был вынужден возвратиться в Москву. Врачи подлечили разведчика, и уже в мае того же года руководством разведки было принято решение направить его руководителем «легальной» резидентуры в Париж.

Руководимая Косенко парижская резидентура получала значительное количество информации, в том числе документальной, по вопросам внешней и внутренней политики французского правительства, имела источники информации в канцелярии президента, в правительстве, в местных спецслужбах. Резидентуре удалось также получить доступ к документам английского посольства и дипломатических представительств некоторых других иностранных государств. Весьма эффективной, по оценке Центра, была работа парижской резидентуры по линии научно-технической разведки.

Активно работала резидентура и по многочисленным организациям выходцев из России и их руководителям. В первую очередь это относилось к Русскому общевоинскому союзу, Народно-трудовому союзу (НТС), Организации украинских националистов (ОУН), грузинским меньшевикам.

Совместно с сотрудниками центрального аппарата разведки, специально командированными в Париж, Георгий Косенко принимал непосредственное участие в операции по похищению и вывозу в Советский Союз генерала Миллера. За реализацию этой операции он был награжден орденом Красного Знамени. В служебной характеристике, составленной на него в том же году в Центре, отмечалось: «За время работы в органах НКВД капитан госбезопасности Г. Н. Косенко характеризовался как хороший, способный, усидчивый и энергичный чекист. Руководимая им резидентура в Париже нанесла серьезный удар по белогвардейским эмигрантским организациям».