Первоначально Норвуд не входила в число основных агентов, хотя была личным секретарем директора БАИЦМ. Но когда в сентябре 1941 г. в Англии начались работы по созданию атомной бомбы (проект «Тьюб эллойз»), ее ценность для советской разведки значительно возросла. Дело в том, что ассоциация проводила в рамках программы «Тьюб эллойз» исследования свойств цветных металлов, в частности урана. При этом большая часть документов, касающихся атомного проекта, проходили через руки начальника Норвуд. В результате она могла передавать своему оператору (вероятно, это была Урсула Кучински («Соня»), нелегальный резидент ГРУ в Англии с мая 1941 г.) большое число секретных документов, относящихся к программе «Тьюб эллойз». Позднее, говоря о причинах, по которым она пошла на этот шаг, Норвуд заявила: «Я хотела, чтобы Россия могла говорить с Западом на равных. Я делала все это, потому что ожидала, что на русских нападут, как только война с немцами закончится. Чемберлен же еще в 1939 г. хотел, чтобы на них напали, это же он толкал Гитлера на восток. Я думала, что русские должны быть тоже способны защищаться, потому что весь мир был против них, против их замечательного эксперимента. И потом, они перенесли такие страдания от немцев… В войне они воевали на нашей стороне, и было бы нечестно не дать им возможности создать собственное атомное оружие».
В 1946 г. была передана на связь резидентуре ПГУ, после чего оператором «Холы» (псевдоним Норвуд) стал сотрудник лондонской резидентуры ПГУ МГБ Николай Павлович Островский. В мае 1947 г. после объединения ГРУ и ПГУ МГБ в Комитет информации (КИ), военная разведка вернула себе контроль над Норвуд и ее операторами стали сотрудники ГРУ Галина Константиновна Турсевич и Евгений Александрович Олейник.
Однако в апреле 1950 г., после осуждения К. Фукса и расследования МИ-5 по делу успевшей уехать в ГДР «Сони», оператора Фукса и Норвуд во время войны, «Хола» в целях ее безопасности была временно законсервирована. Контакт с ней был возобновлен только в ноябре 1951 г., после расформирования КИ. Тогда же Норвуд вновь была передана на связь легальной лондонской резидентуре ПГУ МГБ.
В октябре 1952 г., на островах Монте Белло возле северо-западного побережья Австралии прошли успешные испытания первой английской атомной бомбы. Благодаря усилиям Норвуд в СССР были осведомлены как о ее конструкции, так и о ходе и результате самих испытаний. Разумеется, информация, передаваемая «Холой», не ограничивалась атомными секретами. Документальные материалы, добываемые Норвуд в БАИЦМ, практически всегда находили применение в советской промышленности.
Норвуд также действовала и как агент-вербовщик. Так, в 1965 г. она начала работу с гражданским служащим, проходившим в ПГУ КГБ под псевдонимом «Хант». Его вербовка состоялась в 1967 г., после чего он в течение 14 лет передавал в Москву научно-техническую документацию и сведения о продажах Великобританией оружия.
Из соображений безопасности Норвуд встречалась со своими операторами для передачи материалов только четыре-пять раз в году, обычно на юго-восточных окраинах Лондона. В период с 1952 по 1972 гг. связь с ней поддерживали следующие сотрудники лондонской легальной резидентуры: Евгений Александрович Белов, Георгий Леонидович Трусевич, Николай Николаевич Асимов, Виталий Евгеньевич Цейров, Геннадий Борисович Мякинков и Лев Николаевич Шерстнев. Однако в конце 1958 г. оператором «Холы» некоторое время был известный впоследствии разведчик-нелегал Конон Трофимович Молодый («Бен»).
В 1962 г. Норвуд получила от ПГУ КГБ пожизненную пенсию в размере 20 фунтов стерлингов в месяц. В 1972 г. после выхода на пенсию она отказалась получать деньги, заявив, что у нее достаточно средств и что она не нуждается в пенсии. Когда после подписания в 1975 г. Хельсинского соглашения между Востоком и Западом наступил период «разрядки», Норвуд дважды посетила СССР в качестве туриста. В 1979 г. во время второй поездки ей вручили орден Красного Знамени, которым она была награждена еще в 1958 г.
Прекратив в 1972 г. отношения с советской разведкой, Норвуд продолжала оставаться убежденной коммунисткой. После смерти мужа в 1986 г., она по-прежнему активно участвовала в левом движении.
11 сентября 1999 г. лондонская «Таймс» опубликовала огромную фотографию Норвуд на первой полосе и статью, в которой говорилось о ее работе на советскую разведку. Сами журналисты узнали об этом из только что вышедшей книги профессора Кембриджского университета Кристофера Эндрю и бывшего сотрудника ПГУ КГБ Василия Митрохина «Архив Митрохина: КГБ в Европе и на Западе».
Норвуд достойно встретила разоблачения перебежчика. В тот же день она вышла к журналистам, осаждавшим ее дом, и зачитала заявление, в котором говорилось: