1931年6月初，剛入軍校一個月的劉毅被調入第八期第二總隊步兵科，在第二總隊學習中，因劉毅優秀的表現，被教官們譽為軍事天才，得到德國軍事教導團的一致推崇。7月初，教導總隊團長喬治·魏澤爾去找張治中將軍，要求把劉毅調入教導總隊擔任第八期第一總隊射擊助理教官。
7月6日，劉毅以上尉銜被調入教導總隊。在擔任射擊助理教官的同時，劉毅一方麵努力掌握這個時代的各種武器裝備的操作及性能；一方麵重新編寫射擊操典。8月初，劉毅編寫的射擊操典得到教務組審核認可，取代原操典推行。為表彰這一功勞，軍事委員會晉劉毅少校銜。德國軍事顧問塞克特將軍特意令人從德國托運來一支配備18倍瞄準鏡的毛瑟K98狙擊步槍，親自送給劉毅。
九·一八事變爆發後，劉毅書寫了《中日戰爭論》，從甲午海戰開始，一步步分柝中日戰爭發生的必然性，尤其指出東三省淪陷，奉天兵工廠是加快日本軍國主義侵華腳步的原動力，更指出日本為轉移國際視線，半年內就會針對沿海城市進行一次軍事行動，再三強調整頓軍備的重要性，建議在四川建設兵工廠，並將工業重心向內陸轉移。提交給教育長張治中後，卻一直沒有回音，無奈的劉毅隻能發電報給劉淵，讓劉淵盡快準備一大筆錢，在四川攀枝花購買土地，建設廠房，並搬到攀枝花居住。劉淵十分信認劉毅，完全按照劉毅的計劃進行。
1931年年底，教育長張治中召見劉毅，見禮後，張治中笑著說：“伯彥，知道你父親托了誰才讓你進入軍校的嗎？”
“這我到不清楚，父親沒有告訴我，因為當時時間緊也沒來得急問”劉毅搖了搖頭回答說。
張治中點了點頭道：“是的，我不讓忠恕兄告訴你，是怕你恃寵而驕。你的父親為了讓你進入軍校，一共找了兩個人，一個就是我”。張治中看著劉毅道：“如果單單隻有我，我是不會破例的，因為你劉毅的名號太響亮了，杭州一霸，名動江浙啊。”劉毅苦笑一下，撓了撓後腦勺：“我真的有那麼可惡嗎？”
張治中哼了一聲道：“忠恕兄為了你，還找了蔣中正。伯彥，如果不是蔣主席為你說情，我肯定不會讓你入校的。”頓了頓，張治中歎了一口氣道：“天幸我破例一次，沒想到你小子還是個軍事天才，不錯。”
劉毅忙起身立正敬禮，謙虛的說：“多謝教育長誇獎，學生愧不敢當！”
張治中揮了揮手道：“坐下吧，今日找你來，是想談談你提交的報告。伯彥你真的認為日軍近期會在沿海城市恣事？”
劉毅沉吟道：“自東北淪陷後，國內反日情緒高漲，局勢一片混亂。毫不誇張的說，現在各國視線都集中在中國，不僅國民政府倍感壓力，恐怕日軍壓力也不小，為轉移視線，日軍必然會挑起新的爭端！而我國沿海城市中最能引起注意的就是上海，恐怕近期上海不會安寧了！”
張治中怔怔的看著劉毅，良久才說道：“伯彥，我還是低估了你，你很了不起。你的分析很好，我會把你的分析上報軍部的。”張治中起身來回走了幾步，重新坐下道：“伯彥，你說如果這次上海真的打起來，會不會演變成中日全麵戰爭？”
劉毅堅定的說：“不會，我們現在沒準備好，日本也需要時間消化東北三省。哎，內亂不止，外敵蠶食，想我堂堂大中華，卻已屈辱幾十年了，可悲可歎！”
張治中落寞的歎了一口氣道：“算了，我們不談這些了，伯彥，聽說你籌備了一支狙擊小隊，怎麼樣了？”
劉毅立正敬禮道：“報告教育長，一共選拔了二十人，訓練效果還不錯。學生已經向唐光霽少將提交了狙擊組籌建計劃，相信軍部很快會批準！”
張治中揮了揮手道：“坐下吧，現在就你我二人，你叫我世叔就可以。以你惡少的行徑，怎麼這麼正經了。”
劉毅正色道：“教育長，我現在是軍人，不是惡少了。”“好了，一場婚變就改性子了？”張治中沒好氣的說。
劉毅坐下歎了一口氣道：“世叔，沒您這麼埋汰人的，小侄的傷心事也提。”
張治中笑著看了看劉毅道：“上次我可是隨了禮金的，下次結婚別想再讓我隨禮金了。”
劉毅歎了一口氣道：“匈奴未滅，何以家為！世叔，過段時間，我想去德國進行軍事交流，塞克特將軍已經為我爭取了。”
張治中點了點頭道：“我也聽說你和塞克特將軍頗有交情，估計軍委會同意吧！”劉毅和張治中又聊了很久才告辭離去。
1932年1月初，劉毅以訓練狙擊手為由，申請去上海拉練。中央教導總隊唐光霽少將報請軍委，同意了劉毅的請求，並授予劉毅中校銜。
1月15日，劉毅帶領狙擊組到達上海，被十九路軍安排在閘北守軍駐地訓練。劉毅向劉淵要了大筆錢，在租界買了倉庫和十餘輛汽車，並召集鐵血幫舊部來滬幫忙。1月18日，日軍陰謀製造了所謂的＇日僧事件＇，中日局勢緊張。19日，十九路軍78師156旅翁照垣邀請劉毅進行戰術演習，劉毅趁機提出了特種作戰思維，引起十九路軍副總指揮蔡廷鍇的高度重視，命令演習於20日舉行，十九路軍將組織軍官觀摩團觀摩學習。