Entre 1974 et 1976, il est impliqué dans les assassinats d'Orlando Letelier, à Washington, de Bernardo Leigthon, ex-vice-président du Chili, à Rome, et du général Carlos Prats, prédécesseur de Pinochet à la tête des armées, à Buenos Aires[3].
Devant les pressions grandissantes des autorités américaines après l'assassinat d'Orlando Letelier, l'ex-ministre des Affaires étrangères de Salvador Allende, à Washington, en , la dictature de Pinochet accepta en 1978 d'extrader Michael Townley. Washington demande également en vain l'extradition du chef de la DINA, Manuel Contreras (qui décède en 2015), et du général Pedro Espinoza Bravo. L'agent du FBI Robert Scherrer participa à l'enquête sur l'assassinat.
Il impliqua directement, lors de son procès, Pinochet lui-même dans l'attentat. Townley confessa en outre qu'il avait loué les services de cinq anti-castristes cubains afin de piéger la voiture d'Orlando Letelier. Selon le journaliste Jean-Guy Allard, après des consultations avec les dirigeants de l'organisation anti-castriste CORU, dont Luis Posada Carriles et Orlando Bosch, ceux qui furent désignés pour préparer le meurtre étaient José Dionisio «Bain de sang» Suárez, Virgilio Paz Romero, Alvin Ross Díaz et les frères Guillermo et Ignacio Novo Sampoll[4],[5]. Selon le Miami Herald, Luis Posada Carriles (aujourd'hui aux États-Unis, il est recherché par le Venezuela et Cuba pour l'attentat contre le vol 455 Cubana commis le ), était à la réunion qui décida des deux événements (l'attentat du vol 455 et le meurtre de Letelier).
Autres procès
Michael Townley a été condamné par contumace à quinze ans de prison en Italie, en raison de son rôle comme intermédiaire entre la DINA et les néofascistes italiens impliqués dans la stratégie de la tension[6].
Le juge fédéral argentin Maria Servini de Cubria a aussi réclamé à Santiago, en 2003, l'extradition de Mariana Callejas, l'ex-femme de Townley, aussi accusée du meurtre de Carlos Prats. Mais le juge chilien Nibaldo Segura, de la Cour d'appel, a refusé en , en déclarant que Callejas était déjà en train d'être jugée au Chili.
Interrogé en par le juge Alejandro Madrid à propos de la mort de l'ancien président chrétien-démocrate Eduardo Frei Montalva, Michael Townley avoua l'existence de liens entre la colonie Dignidad, sinistre camp dirigé par l'ancien nazi Paul Schäfer, et le Laboratoire de guerre bactériologique de l'armée chilienne de l'autre côté. Les enquêteurs soupçonnent que le poison qui a tué Frei Montalva dans la clinique de Santa María en 1982 a été élaboré dans cet endroit. Ce nouveau laboratoire de l'armée, à l'intérieur de la colonie Dignidad, aurait été, selon Townley, le successeur du laboratoire de la DINA Via Naranja de lo Curro, où Townley travaillait avec le chimiste Eugenio Berrios. Townley a aussi témoigné au sujet d'expériences biologiques commises sur des prisonniers dans ce camp de détention[7].
