Conspirações católicas e a Armada Espanhola
Esses esforços secretos levariam diretamente à exposição de duas conspirações mais sérias para depor Elizabeth e restaurar o catolicismo na Inglaterra. Um espião na embaixada francesa em Londres - que foi plausivelmente identificado como Giordano Bruno (escrevendo sob o pseudônimo Henry Fagot), um frade dominicano que depois alcançaria a fama de filósofo do Renascimento italiano - alertou Walsingham para uma correspondência clandestina com Maria que estava sendo encaminhada pela embaixada. A conspiração foi interrompida com a prisão do principal intermediário, Francis Throckmorton, em novembro de 1583. Em sua posse havia documentos incriminadores, incluindo um mapa dos portos de invasão e uma lista de apoiadores católicos na Inglaterra. Sob tortura, Throckmorton revelou um plano para a invasão da Inglaterra pelas tropas espanholas e francesas, em conjunto com uma revolta dos seguidores de Maria. O embaixador espanhol foi expulso e os contatos diplomáticos com a Espanha foram interrompidos.
A segunda conspiração, a Babington Plot (batizada de conspirador Anthony Babington), foi exposta em agosto de 1586 com a ajuda dos agentes duplos de Walsingham e especialistas em código, que, sem o conhecimento dos agentes de Mary, estavam realmente fornecendo seus meios de comunicação com Mary por meio de cartas codificadas contrabandeado dentro de um barril de cerveja. As cartas estabeleceram a cumplicidade de Mary no esforço de depor Elizabeth, levando ao julgamento, condenação e execução de Mary.
O trabalho de inteligência de Walsingham também se mostraria fundamental na próxima guerra contra a Espanha. Ele ajudou a mascarar os preparativos para o ataque surpresa de Sir Francis Drake ao porto de Cádiz em abril de 1587, fornecendo um relatório deliberadamente falso sobre os planos de Drake ao embaixador inglês em Paris, que Walsingham supusera corretamente que era pago pelos espanhóis. Os numerosos espiões de Walsingham forneceram relatórios detalhados dos preparativos espanhóis para a partida da Armada contra a Inglaterra em julho de 1588.
Walsingham foi casado duas vezes (duas vezes com viúvas): com Anne Barnes Carleill (às vezes soletrada Carlyle) em 1562 e, após sua morte, com Ursula St. Barbe Worseley em 1566. Sua filha Frances (1567-1632) se casou em sucessão dois das figuras mais proeminentes do círculo interno de Elizabeth: o poeta e cortesão Sir Philip Sidney (1583) e Robert Devereux, o segundo conde de Essex (1590), um dos favoritos de Elizabeth, que foi executado por traição em 1601 após uma tentativa de golpe abortado. (Seu terceiro marido foi Richard Burke, quarto conde de Clanricarde.) Walsingham recebeu uma série de preferências e propriedades lucrativas da coroa, incluindo a mansão de Barn Elms, perto do Palácio de Richmond. Mas ele aparentemente morreu com dívidas consideráveis, em parte por ter assumido as dívidas dos bens de Sidney.
