Все добытые секреты и данные о завербованных агентах проходили через Гузенко. В сентябре 1945 года Гузенко узнал, что ему на смену должен был прибыть новый шифровальщик, и решил остаться в Канаде. Скопировав ряд документов, а также вынеся под рубашкой папку с перепиской Заботина, он покинул посольство.
Произошел побег 5 сентября 1945 года – через три дня после официального окончания Второй мировой войны. В общей сложности Гузенко унес с собой 109 секретных документов, подтверждавших, что в Канаде действовала замаскированная сеть советских шпионов, внедрившихся в правительственные структуры, вооруженные силы и даже в секретную лабораторию, ведущую работы по созданию атомной бомбы. Канадские спецслужбы поначалу не очень заинтересовались беглецом. Это неудивительно – канадскому бюрократу всегда была присуща изрядная доля безалаберности. Сначала Гузенко с женой обратились к канадским журналистам, но те отфутболили перебежчика, и он отправился в министерство юстиции. Там тоже отказались связываться с потенциальной проблемой, но тем не менее доложили о побеге тогдашнему премьер-министру страны Макензи Кингу (Mackenzie King). Для последнего извести поначалу стало таким шоком, что он даже предлагал передать Гузенко вместе со всеми его документами советскому посольству! Насмерть перепуганные домочадцы Гузенко два дня прятались вместе с главой семьи в соседской квартире, в то время как советские агенты безуспешно обыскивали их жилище. На их счастье слухи о побеге все же достигли представителей английских военных властей, находившихся в то время в Оттаве. С их подачи на третьи сутки канадское правительство и полиция заинтересовались, наконец, перебежчиком и буквально в последний момент успели ему на выручку, укрыв на военной базе. Заботин, опасаясь обвинения в шпионаже, тайно бежал в Нью-Йорк, откуда нелегально уплыл в СССР на советском корабле.
Именно этот побег, а не знаменитую фултоновскую речь Черчилля в марте 1946 года некоторые историки считают началом холодной войны. Ничего удивительного в этом нет – Гузенко сдал спецслужбам Канады и США сеть советской резидентуры в Северной Америке. По утверждению американской прессы, он выдал выдал имена 1700 агентов, действовавших в странах Северной Америки, хотя многие считают это преувеличением.