Katolícke sprisahania a španielska armáda
Toto tajné úsilie by viedlo priamo k odhaleniu ďalších dvoch vážnejších zápletiek, ktoré by umožnili zvrhnúť Alžbetu a obnoviť katolicizmus v Anglicku. Špión na francúzskom veľvyslanectve v Londýne - ktorý bol s najväčšou pravdepodobnosťou identifikovaný ako Giordano Bruno (písanie pod pseudonymom Henry Fagot), zaniknutý dominikánsky mních, ktorý by neskôr získal povesť slobodného filozofa talianskej renesancie - upozornil Walsinghama na tajnú korešpondenciu s Márii, ktorá bola smerovaná cez ambasádu. Zápletka bola prerušená zatknutím hlavného záložníka Františka Throckmortona v novembri 1583. Vo svojom vlastníctve boli usvedčujúce dokumenty, vrátane mapy inváznych prístavov a zoznamu katolíckych podporovateľov v Anglicku. Počas mučenia Throckmorton odhalil plán invázie do Anglicka španielskymi a francúzskymi jednotkami v zhode s nárastom Maryových nasledovníkov. Španielsky veľvyslanec bol vylúčený a diplomatické kontakty so Španielskom boli prerušené.
Druhé sprisahanie, Babingtonov pozemok (pomenovaný pre sprisahanca Anthony Babington), bol odhalený v auguste 1586 za pomoci Walsinghamových dvojitých agentov a kódových expertov, ktorí, nevedomí Maryovým agentom, vlastne dodávali svoje prostriedky komunikácie s Máriou prostredníctvom kódovaných listov pašovalo sa do piva. Listy potvrdili Máriu spoluúčasť v snahe zosadiť Alžbetu, čo viedlo k Máriovmu procesu, odsúdeniu a popravám.
Walsinghamova spravodajská práca sa tiež osvedčila v nadchádzajúcej vojne so Španielskom. Pomáhal zamaskovať prípravy na prekvapivý útok Sira Francisca Drakea na prístav Cádiz v apríli 1587 tým, že podal úmyselne nepravdivú správu o Drakeových plánoch anglickému veľvyslancovi v Paríži, ktorý Walsingham správne predpokladal, že je na výplate Španielov. Početné špiony Walsinghama poskytli podrobné správy o španielskych prípravách na plavbu Armády proti Anglicku v júli 1588.
Walsingham bol ženatý (dvakrát za ovdovené ženy): v roku 1562 Anne Barnes Carleill (niekedy hláskovaná Carlyle) a po jej smrti v roku 1566 Ursula St. Barbe Worseley. Jeho dcéra Frances (1567 - 1632) sa vydala za sebou z najvýznamnejších osobností Elizabethinho vnútorného kruhu: básnik a dvoran Sir Philip Sidney (1583) a Robert Devereux, druhý gróf z Essexu (1590), obľúbený Elizabeth, ktorý bol po neúspešnom pokuse o štátny prevrat popravený v roku 1601. (Jej tretí manžel bol Richard Burke, 4. gróf z Clanricarde.) Walsinghamovi bolo udelené množstvo lukratívnych preferencií a majetkov z koruny, vrátane panstva Barn Elms, neďaleko Richmondského paláca. Zrejme zomrel so značným dlhom, čiastočne preto, že prevzal dlhy zo Sidneyho panstva.
