Летом 1930 года они добрались, наконец, до Шанхая и поселились на авеню Жоффр, 1464. Урсула увидела совершенно иной мир, столкнулась с ужасающей азиатской эксплуатацией и нищетой. Впрочем, европейцев это не касалось. Никогда еще она не жила в такой роскоши и безделье. В то время как Рольф работал помощником архитектора в отделе общественных работ муниципального совета, она искала себе работу, хоть какое-то занятие, и искала возможность связаться с китайскими коммунистами, просила о помощи товарищей по КПГ, но тщетно. Однако возможность вскоре появилась — правда, совсем с другой стороны, и это были совсем не китайцы…
Осенью 1930 года Урсула познакомилась со знаменитой Агнес Смедли — американской писательницей и журналисткой левого направления, жившей в Шанхае. Женщины подружились, и как-то раз Урсула пожаловалась американке, что никак не может найти себе применение как коммунистка. Через некоторое время, присмотревшись к молодой немке, Агнес сказала, что, если та согласится, ее мог бы навестить один коммунист, которому можно полностью доверять. Так Урсула познакомилась с Рихардом Зорге и вскоре стала хозяйкой конспиративной квартиры, где встречались члены его группы. Урсула должна была предоставлять для совещаний одну из своих комнат. Ни присутствовать при разговоре, ни, тем более, интересоваться тем, что там происходит, ей не полагалось. Этого требовали правила конспирации, которые в Шанхае начала 30-х годов, когда за принадлежность к Компартии грозили пытки и смертная казнь, были условием выживания. А зимой 1931 года, у супругов Гамбургер родился сын Миша.
Постепенно Урсула приобретала опыт, ее знания ширились. Рихард стал давать ей все более и более сложные поручения. Она обрабатывала поступающую информацию, переводила донесения с английского языка на немецкий, фотографировала документы. Получала почту и донесения, встречалась с теми китайцами, которые не могли приходить к ней на квартиру, начала заниматься вербовкой, постигала основы конспирации. «Конспирация стала моей второй натурой, поскольку товарищи, которых надо было уберечь, действовали в условиях постоянной опасности. Забота о них вошла у меня в плоть и кровь, так же, как и забота о моем маленьком сыне…» — вспоминая то время, писала она. При этом Урсула пока еще не знала, на кого работает. Она выполняла партийную работу, ее соратниками были коммунисты — этого было достаточно для нее.
Основной проблемой были отношения с Рудольфом. Несмотря на свои левые убеждения, муж, как только они приехали в Китай, упрашивал Урсулу отказаться от партийной работы, чтобы не подвергать риску себя и ребенка. Так что конспирироваться пришлось, в первую очередь, от Рольфа. В течение всех трех лет их жизни в Шанхае он так и не узнал ни о работе Урсулы, ни того, что их квартира использовалась для нелегальных встреч.
В декабре 1932 года Зорге внезапно покинул Китай и её руководителем стал «Пауль» он же ветеринар из Эстонии Зельман Клязь, а на самом деле советский военный разведчик Карл Римм. К тому времени Урсула уже знала, на кого она работает, но, как коммунистка, ничего против этого не имела. А летом 1933 года ей предложили поехать в Москву на учебу. Это предложение означало, что, в случае согласия, она станет штатным сотрудником Разведупра Штаба РККА.
В Москве, в разведшколе она пробыла полгода. За это время ее подготовили на радистку, после его она получила новое назначение, не менее опасное, чем ее прежняя работа — в Манчжурию, в Мукден. К этому времени Урсула твердо решила расстаться с мужем, несмотря на то, что к тому времени он стал коммунистом. Но партия партией, а любовь — любовью… Сына она оставила у себя.
В Мукден Урсула поехала с новым напарником. Им стал молодой немецкий коммунист, бывший моряк Иоганн Патра. Совместная работа давалась им нелегко — слишком разными по психологии и культуре были женщина из семьи профессора и пролетарий Иоганн, человек с непростым характером, вспыльчивый, обидчивый и довольно деспотичный. Все же они сработались, а вскоре и полюбили друг друга.
Задание у них было опасное: передавать в Москву разведданные, а кроме того, работать с манчжурскими партизанскими отрядами. Они должны были осуществлять связь между партизанами и СССР, передавать информацию и запросы отрядов, консультировать партизан и, если нужные рекомендации не мог дать Иоганн, запрашивать их из Москвы. Разведчики проработали в Мукдене почти год, когда, в апреле 1935 года, один из хорошо знавших их китайских товарищей был арестован японцами. Надо было срочно уезжать из Мукдена. Вскоре Урсула покинула и Китай. Янина, дочь ее и Иоганна, родилась уже в следующей ее загранкомандировке — в Польше. Урсула вспоминала: «Когда я почувствовала, что у меня будет второй ребенок, меня не покидали сомнения: а возможно ли это при моей опасной работе? … И тогда я сказала себе: дети придают силы, вселяют уверенность и делают жизнь веселой. Лучше быть веселым разведчиком, чем грустным, спокойным, чем нервным. А там, где висят пеленки, вряд ли кто ожидает встретить разведчика. И я решилась».