Почти одновременно с возвращением Таировых в Москву был разоблачен и арестован П. С. Попов, сотрудничавший с американскими спецслужбами с 1953 г.

Дмитрия Федоровича стали готовить ко второй командировке в Нью-Йорк. Ему сказали, что на обсуждении в оперативном управлении ГРУ его кандидатура прошла на «ура». Теперь надо было ждать ответ из КГБ, куда отдел кадров направил запрос для проверки кандидата. Ответ пришел месяца через два, в нем, как всегда, было всего одно предложение, сообщавшее, что на Полякова компрометирующих материалов не имеется.

После утверждения выездной комиссией ГРУ его кандидатуры все материалы на Полякова были направлены в Административный отдел ЦК КПСС, где выносилось окончательное решение на командировку. На военных атташе – это решение утверждалось на секретариате ЦК КПСС. Так в ожидании прошло три-четыре месяца. Наконец, знакомый кадровик шепнул Полякову, что у него все в порядке. Правда, через некоторое время он побывал еще в отделе загранкадров ЦК КПСС, где выслушал лекцию-инструктаж о поведении за границей, о чем расписался и сдал на хранение партбилет.

В 1959 г. Поляков прошел аттестационную комиссию ГРУ. Подписал аттестацию Полякова, начальник ГРУ Генштаба генерал армии И. А. Серов.

Перед выездом за границу Поляков прошел курсы подготовки. Он был обучен работе с шифрами и оперативной техникой. Одновременно с этим он прошел подготовку по системе связи контрразведывательных органов США, практическом использовании портативных радиостанций для прослушивания работы контрразведки.

В задании на командировку, утвержденном руководством ГРУ 2 октября 1959 г., указывалось, что Поляков назначается на должность заместителя резидента в Нью-Йорке. На него возлагалось руководство работой группы офицеров 1-го управления, основной задачей которых являлось обеспечение агентурной безличной связи с разведчиками-нелегалами и совершенствование этой связи, а также изучение кандидатов для вербовки и вербовка агентов для обеспечения работы ГРУ с нелегальных позиций в США.

Перед выездом за границу Полякову были еще даны письменные указания по работе в США. Ему запрещалось участвовать в проведении агентурных операций. Всю работу он обязан был строить на основе активного использования легальных возможностей и заведение доверительных связей с целью получения документальной и устной информации.

Осенью 1959 г. Поляков с женой и двумя маленькими сыновьями прибыли в Нью-Йорк. Поселившись в гостинице квартирного типа под названием «Камерун», он с первых же дней активно включился в работу. Трудился много, заставляя «крутиться» и своих подчиненных. Слежка за ним началась буквально на следующий день. Американцы сразу приняли ряд активных мер по затруднению его выездов в город на автомобиле. Дважды ему приходилось прочищать и промывать бензобак, из которого он извлекал презервативы и полиэтиленовые пакеты. Во время движения они периодически перекрывали подачу бензина, и автомашина останавливалась в самых неподходящих для ремонта местах. Когда причина остановок была выяснена, он нашел способ для быстрого устранения ее. В таких случаях он становился на задний бампер и начинал раскачивать машину, отверстие бензопровода открывалось и можно было продолжать движение. Очень часто во время остановок ему под колеса устанавливали специальные гвозди. Приходилось перед началом движения внимательно осматривать дорогу. Трижды он извлекал такие гвозди и после этого их установка прекратилась.