Tjenestemennene sier russerne brukte dyptgående miniubåter for å simulere utplasseringen av avansert og ødeleggende teknologi.
Den hemmelige øvelsen skal ha blitt gjennomført av Russlands direktorat for undersjøisk krigføring.
I en felles operasjon fulgte og konfronterte Nato-landene Norge, Storbritannia og USA russiske skip, sier de to tjenestemennene, som snakker med løfte om anonymitet.
De russiske fartøyene ble forhindret fra å fullføre øvelsen og forlot deretter det aktuelle området.
I april avslørte Norge og Storbritannia at de hadde avdekket en hemmelig russisk operasjon i arktisk farvann. Oppdagelsen av det nye våpenet, stedet der operasjonen skjedde og USAs deltakelse har ikke vært omtalt tidligere.
Lokalstyreleder i Longyearbyen lokalstyre, Terje Aunevik (V), sier til NRK at de ikke er kjent med operasjonen.
Bekreftet av minister
Norges forsvarsminister Tore O. Sandvik bekreftet i april at Norge hadde deltatt i en koordinert militæroperasjon med Storbritannia i flere uker.
– Vi brukte ressurser fra Forsvaret for å markere tydelig overfor Russland at de ikke kan operere skjult i våre farvann, sier han i en skriftlig kommentar til NTB torsdag.
– Dette er en påminnelse om at Russland videreutvikler evnen til å kartlegge og sabotere vestlig kritisk infrastruktur på store havdyp, sier Sandvik videre.
Bakgrunnen var at Russland hadde gjennomført et tokt nær norske og britiske havområder.
Ifølge Sandvik ble aktiviteten gjennomført av det russiske hoveddirektoratet for dypvannsforskning, som er en del av det russiske forsvaret.
Et norsk overvåkningsfly og en fregatt deltok i operasjonen fra norsk side.
Tre russiske fartøy
Nyheten om den norsk-britiske militæroperasjonen ble kjent torsdag ettermiddag av britenes forsvarsminister John Healey.
Til britisk presse sa han at en fregatt, fly og hundrevis av personell overvåket en russisk angrepsubåt og to spionubåter nær undersjøiske kabler og rørledninger nord for Storbritannia.
Disse fartøyene har tilhold vest for Kolahalvøya, ifølge det britiske forsvarsdepartementet.
