1928年6月，在6大上當選為中（央）委員。此後長（期）在上海負責我黨地下活動。協助伍豪領導中（央）特科並兼任第三科行動科的負責人。中（央）特科下設總務、情報、保衛、通訊四個科。
一科負責設立機關、布置會場和營救安撫等工作，科長洪楊生。
二科負責搜集情報，科長陳賡。
三科也叫做紅隊，俗稱“打狗隊”，負責清肅叛徒特務，科長顧順章。
四科負責無線電通訊，科長李強。
顧順章為人機警多智、沉默寡言、精幹勇敢，他親自負責領導特科的武裝組織——紅隊，清肅過許多叛徒、中統、電訊組特務，
1929年11月，他曾帶人在上海霞飛路設埋伏，槍斃叛徒白鑫。槍斃白鑫後，特科人員迅速撤離，沒有留下任何痕跡。白鑫死後，鑒定法醫在他頭部發現了四個彈孔，法醫分析，白鑫同時中了三槍，三顆子（彈）從不同的部位打進，從同一個部位穿出。
顧順章從此聲名遠揚，他的公開身份是著名魔術師化廣奇。當時，由顧順章領導的“紅隊“極為活躍，懲治了不少叛徒特務，使敵人聞風喪膽，顧也由此在“八七”會議上當上了中（央政）治局候補委員。當時在江西蘇區的毛委員同期為委員。然而，隨著地位的上升，顧順章日漸驕縱，生活腐化，吃、喝、賭五毒俱全。
陳賡曾憂慮地對人說：“隻要我們不死，準能見到顧順章叛變的那一天。”陳賡的預言不幸一語成讖。就在組織上考慮將顧順章調離特科，讓知識分子出身的康生取代他之際，顧對此有所耳聞，極為不滿，頓生叛變之心。
同時由於其性格散漫，幫會氣息濃厚，伍豪和陳賡等人對其頗不放心，準備將其調離特科領導崗位，以趙容。即：康生代之。
1931年3月，顧順章被派護送張國燾和陳昌浩前往鄂豫皖蘇區，完成任務後，顧順章勾搭上了一個女人。因為缺錢，他居然化名回到武漢登台表演魔術。
1931年4月24日，曾是顧的下屬、而後叛變的尤崇新碰巧在遊樂場發現了顧順章。漢口新市場遊藝廳，舞台上魔術師化廣奇，正在表演拿手戲法，台下掌聲讓他頗為得意，然而他並沒注意，就在一個昏暗角落裏，還有一雙特殊的眼睛盯住了他。
當晚，化廣奇被當場逮捕，迅速押解到武漢綏靖公署行營。身為偵緝處處長的蔡孟堅大喜過望，因為他已得知，這個魔術師的真實身份是中（央）特科的“天字號”人物黎明，當然黎明是他的化名，他的真名叫顧順章。
特務在其身上除搜出黨的重要文件外，還有一封寫給蔣的信。沒有嚴刑拷打，也沒有威逼利誘，顧順章立即叛變，但是要求麵見蔣方能供認其掌握的機密。
顧順章在特課時專門負責懲治叛徒，他非常清楚叛變意味著什麼。他之所以一被捕就敢於叛變，說明了他背叛的念頭早就形成，這一點可以從瞿秋白的遺孀、和顧順章共事過的楊之華的回憶中得到證明——顧順章叛變後。
信中說，如果蔣相信他，他可以把從中（央）到支部的各種組織關係一概交出。楊之華與顧順章曾同在同機關工作，彼此很熟，楊之華回憶，顧順章有幾個特點：一、人矮，精幹，多計謀，滑頭，勇敢，變戲法的技術很高明；二、不多說話，也不曾對同誌說過自己的履曆和社會關係；三、平日不看文件，開會不常說話；四、生活浪漫、腐化，吸**、玩青妓，打老婆。