В 1924 году Георгий Косенко становится кадровым сотрудником органов ОПГУ. Работает на различных должностях в своем родном городе Ставрополе, а также в Новороссийске, Владикавказе, Ростове, Свердловске и Москве.

Еще в гимназии Георгий неплохо овладел французским языком, на котором разговаривали в его семье, как до революции это было принято среди русской интеллигенции. В начале 1933 года на молодого, но успевшего набраться оперативного опыта чекиста обратили внимание сотрудники Иностранного отдела ОПГУ. По их рекомендации он переводится в кадры внешней разведки. А уже 30 апреля того же года Георгий Косенко назначается на ответственную должность заместителя резидента ОПГУ в Харбине.

В те времена в разведке существовало правило, в соответствии с которым сотрудники ИНО, особенно пришедшие из территориальных органов, выезжали на оперативную работу за рубеж под чужой фамилией. Такие в общем-то наивные меры безопасности были призваны дополнительно зашифровать сотрудников загранаппарата внешней разведки от иностранных спецслужб, однако на практике не всегда достигали цели.

В середине мая 1933 года Георгий Косенко прибыл в Харбин в качестве заместителя руководителя «легальной» резидентуры. Разведчику был выдан дипломатический паспорт на имя Георгия Николаевича Кислова. В столице Маньчжурии, оккупированной японцами в 1931 году, он работал под прикрытием секретаря советского генконсульства. Два года спустя Косенко назначается резидентом ИНО НКВД и одновременно вице-консулом СССР.

Главной задачей внешней разведки в ту пору являлась борьба с вооруженной белогвардейской эмиграцией, выявление ее планов и связей с иностранными державами, вынашивавшими агрессивные устремления в отношении Советского Союза.

Политическая обстановка в Китае в тот период была весьма сложной. Наиболее сильные позиции в экономике страны занимала Англия. Против английского влияния в Китае активно выступала Япония, захватившая в 1931 году территорию Северо-Восточного Китая и создавшая там в марте 1932 года марионеточное государство Маньчжоу-Го под управлением малолетнего императора Пу И. Япония рассматривала Китай как исключительно собственную сферу влияния, крупнейший рынок сбыта товаров и богатейший источник сырья для японской промышленности. Свои корыстные интересы в этой крупнейшей азиатской стране преследовали и США, стремившиеся потеснить Англию и Японию на китайских рынках. Военное столкновение между этими империалистическими державами было неизбежным. Советский Союз, имевший общую границу с Китаем протяженностью около пяти тысяч километров, не был заинтересован в превращении Китая в арену военного противоборства империалистических государств, которые могли в конечном итоге сговориться и попытаться решить свои проблемы за счет СССР.

Кроме того, в Маньчжурии, входившей в дореволюционный период в зону влияния России, имелась многочисленная, в несколько десятков тысяч человек, русская колония. Здесь же осели остатки контрреволюционных белоговардейских банд, потерпевших поражение в Гражданской войне и перешедших на содержание разведывательных служб Англии, Японии и США. Поэтому одним из основных объектов внешней разведки в Китае являлись эмигрантские формирования. Разведчики активно вербовали агентуру в первую очередь из числа русских эмигрантов. Одновременно приобреталась агентура и в иностранных спецслужбах, с которыми бывшие белогвардейцы тесно сотрудничали.

К моменту приезда Косенко в Харбин в резидентуре работало шесть оперативных и четыре технических сотрудника. На связи была масса агентов, которые, однако, большой оперативной ценности не представляли. Начальник ИНО Артузов дал руководству резидентуры четкое указание переключить разведывательную работу оперсостава в Харбине на выявление планов вооруженной эмиграции и иностранных спецслужб в отношении диверсий и вредительства против СССР. Он предложил в кратчайший срок очистить агентурный аппарат от малоценных источников, «которые пользы нам не приносят, бюджет съедают и превратились из орудия борьбы в нашу собственную обузу». Начальник разведки потребовал действовать быстро и решительно, чтобы в кратчайшие сроки создать вполне работоспособный агентурный аппарат. С этой задачей Косенко успешно справился.

К моменту приезда в Китай разведчик в течение десяти лет активно боролся с белогвардейцами, выявляя их связи с подпольем в нашей стране, и накопил в этом значительный опыт. Поэтому неудивительно, что в Харбине он с первых дней активно включился в работу резидентуры. В представлении на назначение Косенко на должность резидента, подписанном в начале июня 1935 года, отмечалось, что, «являясь в течение двух лет заместителем резидента ИНО ОПГУ — НКВД в Харбине, он самым активным образом помогал резиденту и добился значительных результатов в оперативной деятельности».

В том же документе, в частности, говорилось, что Косенко через свои агентурные возможности выявил десять белогвардейских банд, сколоченных японцами для заброски на советскую территорию. Им было установлено свыше 180 активных участников бандформирований, поставленных на учет в Центре. Благодаря полученной им оперативной информации три банды (Карася, Якимова и Комиссаренко), направленные на нашу территорию, при переходе советско-маньчжурской границы были ликвидированы.

Георгию Косенко удалось также раскрыть 25 активных японских разведчиков, засылавшихся штабом Квантунской армии на советскую территорию. К отдельным из них были подведены агенты резидентуры, что позволило Центру быть в курсе вопросов, интересующих японскую разведку. Одновременно Косенко через агентурные каналы установил более 300 японских разведчиков, работавших под прикрытием в различных пунктах и учреждениях марионеточного государства Маньчжоу-Го.

В результате оперативных мероприятий харбинской резидентуры, разработанных непосредственно Косенко, пять японских разведчиков были выведены на территорию СССР и арестованы органами госбезопасности. Косенко удалось вскрыть и своевременно предотвратить провокацию японской жандармерии (так называемое «дело ИНО ОПГУ»). Она заключалась в том, что японцы через завербованного ими белоэмигранта Воронина вербовали советских граждан в учреждениях СССР в Маньчжурии и на КВЖД якобы от имени ОГПУ для освещения положения в совколонии. Все попавшиеся на эту удочку люди выехали в Советский Союз, где дали письменные показания, на основе которых Наркомат иностранных дел заявил официальный протест японской стороне. Агентура Косенко, задействованная в этой операции, не была засвечена и продолжала успешно освещать подрывную деятельность японских спецслужб. Через нее, в частности, в дальнейшем были получены ценные сведения относительно методов работы японской разведки.

Большое место в работе Георгия Косенко в Маньчжурии занимали вопросы выявления и нейтрализации диверсионно-террористических планов японской разведки и связанной с ней белогвардейской эмиграции. Так, благодаря предпринятым мерам возглавляемая им резидентура своевременно проинформировала Центр о заброске на советскую территорию с разведывательными заданиями японской агентуры из числа русской белой эмиграции (Вовк, Теплых, Муранов и др.). Была сорвана попытка японской разведки организовать через завербованного ею некоего Сорокина взрыв в железнодорожном туннеле в районе станции Облучье. Косенко заранее сообщил в Центр о готовящемся выводе в СССР члена белогвардейской организации Штальберга-Градова и агента японских спецслужб Лучанинова, перед которыми стояла задача по организации разведывательной и террористической деятельности на территории нашей страны.