Как показал Николаи, после поражения Германии в 1918 году он был вынужден уйти в отставку и с тех пор якобы отошел от работы в разведке, проживая на пенсию, назначенную ему германским правительством.
В 1925 году турецкое правительство через германского посла Надольного предлагало Николаи возглавить турецкую разведывательную службу, а в 1926 или в 1927 году японский военный атташе в Берлине Ватанабе также просил Николаи оказать командованию Японии помощь в деле улучшения деятельности разведывательной службы, но оба эти предложения Николаи, с его слов, отклонил.
В период с 1930 по 1938 год Николаи имел несколько встреч с Гитлером, Гиммлером, Геббельсом, Гессом, Розенбергом и другими, предлагал им свои услуги, но гитлеровцы якобы отказались от сотрудничества с ним.
В архиве Николаи, изъятом при его аресте, обнаружено письмо Гиммлера от 15 июня 1934 года, в котором последний вежливо отказывается от сотрудничества с Николаи не по личным, а по деловым причинам.
С 1935 по 1945 год Николаи работал в качестве референта-советника в Институте истории новой Германии в Берлине.
Николаи обратился к следствию с заявлением, в котором просит предоставить ему возможность собственноручно изложить свой опыт руководства работой германской разведкой примерно по следующим разделам:
1. Разведывательная служба немецкого генерального штаба в период Первой мировой войны – контрразведка, печать, пропаганда.
2. То же самое в период между Первой и до конца Второй мировой войны, но с учетом, что Николаи в подробности этого периода не был посвящен и не имеет возможности изложить свои личные впечатления и наблюдения.
3. Русская оккупационная зона Германии, как объект разведки, контрразведки и пропаганды и как база для организации со ответствующими советскими органами разведывательной службы на другие страны.
Ссылаясь на свой преклонный возраст (72 года), Николаи просит в случае, если ему будет разрешено выполнить эту работу, создать ему для этого благоприятные условия во внетюремной обстановке.
НКГБ СССР считает целесообразным:
1. В течение ближайших двух-трех недель продолжить активные допросы Николаи в целях выявления возможного его сотрудничества с гитлеровской разведкой.
2. За этот же срок закончить проверку Николаи по имеющимся в НКГБ СССР агентурным разработкам и материалам.
3. В случае, если не будет установлена причастность Николаи к работе разведки гитлеровской Германии, предоставить ему возможность написать свои заметки по указанным выше вопросам, для чего освободить его из тюрьмы, поместить под охраной и наблюдением на одной из конспиративных квартир НКГБ СССР в окрестностях Москвы и обеспечить необходимые условия для этой работы».
Внизу документа на имя Сталина стояла подпись наркома госбезопасности генерала армии В. Меркулова.
В дальнейшем с Вальтером Николаи работали переводчица старший лейтенант госбезопасности С.В. Суходолец, которую он принял за свою соотечественницу, которая имела высокий уровень языковой подготовки, и следователь советских органов государственной безопасности подполковник А.А. Болховитин. Первые допросы проводил следователь Следственной части по особо важным делам полковник Лев Леонидович (Аронович) Шварцман.
Вот как описали этот инцидент авторы книги «Таинственный шеф Мата Хари» Жан Таратута и Александр Зданович.
«Все произошло во время одного из допросов в Москве, когда перед полковником Николаи предстала переводчица старший лейтенант Софья Суходолец. Немецким языком она владела с детства, занимаясь с гувернанткой немецкого происхождения. Безупречное произношение, «нордическая» внешность и гражданское платье, в котором она прибыла в кабинет Шварцмана, настолько насторожили подследственного, что он отказался отвечать на вопросы.