Католически конспирации и испанската армада
Тези тайни усилия биха довели директно до разкриването на два по-сериозни заговора за унищожаване на Елизабет и възстановяване на католицизма в Англия. Шпионин във френското посолство в Лондон - който правдоподобно е идентифициран като Джордано Бруно (пише под псевдонима Хенри Фагот), разпуснат доминикански брат, който по-късно ще придобие известност като свободномислещ философ от италианския Ренесанс - алармира Уолсингам за тайната кореспонденция с Мария, която се насочваше през посолството. Сюжетът е разбит с ареста на главния посредник Франсис Трокмортън през ноември 1583 г. В негово притежание са били уличаващи документи, включително карта на пристанищата за нахлуване и списък на привържениците на католиците в Англия. Под мъчения Throckmorton разкри план за нахлуването в Англия от испански и френски войски в съзвучие с възход от последователите на Мери. Испанският посланик беше експулсиран и дипломатическите контакти с Испания бяха прекъснати.
Втората конспирация, парцелът Babington (наречен за конспиратор Антъни Бабингтън), е изложен през август 1586 г. с помощта на двойни агенти и експерти по кода на Уолсингам, които в действителност снабдяват средствата си за комуникация с Мери чрез кодирани писма контрабандно в бирена бъчва. Писмата установяват съучастието на Мария в усилията да унищожи Елизабет, което води до изпитание, осъждане и екзекуция на Мария.
Разузнавателната работа на Уолсингам също ще се окаже важна за идващата война с Испания. Той помогна да се прикрие подготовката за изненадващия набег на сър Франсис Дрейк върху пристанище Кадиз през април 1587 г., като подаде умишлено невярна информация за плановете на Дрейк до английския посланик в Париж, който Валсингам правилно е предполагал, че е заплатил на испанците. Многобройните шпиони на Уолсингам предоставят подробни доклади за испанската подготовка за плаването на Армада срещу Англия през юли 1588 г.
Уолсингам е бил женен два пъти (и два пъти за овдовяли жени): за Ан Барнс Карлайл (понякога изписана Карлайл) през 1562 г., а след смъртта й - за Урсула Сейнт Барбе Уорсли през 1566 г. Дъщеря му Франсис (1567–1632) се омъжва след две от най-известните фигури на вътрешния кръг на Елизабет: поетът и придворният сър Филип Сидни (1583 г.) и Робърт Деверо, 2-рият граф на Есекс (1590 г.), любимец на Елизабет, екзекутиран за държавна измяна през 1601 г. след опит за абортивен преврат. (Третият й съпруг беше Ричард Бърк, 4-ти граф на Clanricarde.) Уолсингам получи редица изгодни предпочитания и имения от короната, включително имението на Barn Elms, близо до двореца Ричмънд. Но той очевидно е загинал в значителен дълг, отчасти от това, че е поел дълговете на имението на Сидни.
