同為這年2月，中共地下黨員汪聲和設在台北廈門街的電台被保密局人員發現，汪聲和同妻子裴俊等四人被捕。出生於北京的汪聲和，在上海打入國民黨政府民航局，擔任無線電報務員。1949年上海解放前夕，他奉命潛入台灣。他先到香港與同為地下工作者的妻子裴俊會合，借著國民黨政府民航局撤退到台灣的機會，到達台灣。隨後，他在台北市廈門街一帶設立秘密電台，發回大量有價值的情報。汪聲和等人被捕後堅強不屈，不久殉難。
蔡孝幹再次被抓後，向保密局提供的一個地址：台北大公園衡陽路中西大藥房。特務們按圖索驥，2月7日在此二樓抓獲中共台灣省工委武裝部長兼組織部長張誌忠。
由於朱諶之來台時曾向蔡孝幹報告工作狀況，蔡孝幹出賣了朱諶之，同時也出賣了吳石。國民黨得知此重大情況，立刻調查吳石，並通知定海、舟山方麵逮捕朱諶之，將朱押來台灣。朱諶之前夫的女婿獲悉朱是共產黨，向國民黨特務提供了她在舟山的地址。2月18日，朱諶之被國民黨保密局浙江站少將站長沈之嶽和國民黨浙江省政府警保處長兼舟山防衛司令部稽查處長莊心田抓獲。在被捕瞬間，企圖吞金項鏈自殺，但未成功。
在被捕的地下黨中，有不少可歌可泣的英雄事跡。如基隆工委書記鍾浩東的太太蔣碧玉，被捕後視死如歸地說：“這次我們失敗了，我們難逃一死，但是，我們能為偉大的祖國、偉大的黨在台灣流第一滴血，我們將光榮的死去！”
地下黨員張誌忠被捕關進保密局黑牢後，隻要看見有同誌被抓捕進來，他就大叫：“早說早死，晚說晚死，不說不死！”勸誡被捕的地下黨同誌應該威武不屈，堅不吐實。蔣經國親自到南昌街保密局監牢勸降，張誌忠依舊不動如山，蔣經國問張誌忠：“張先生，你有什麼地方需要我幫助的嗎？”張誌忠回答：“你如果想幫助我，就讓我快死！”隔一陣子，蔣經國又來勸降，張誌忠還是那句話“讓我快死，就是對我最大的幫助！”四年後，張誌忠被特務綁赴台北馬場町槍決。
國民黨保密局逮捕蔡孝幹時，蔡供出了吳石。但由於沒有確鑿的證據，國民黨一時還隻是懷疑，沒有動手。而朱諶之被捕後，特務頭子穀正文特意將吳石夫人王碧奎請到家中，偽稱自己是吳石任國防部史政局局長時的老部下，多承老長官提拔照顧等，騙取吳石夫人的信任。他用詐騙的方法，對吳石夫人說：“今上邊下令查吳石先生之案，已取得人證。吳先生身為軍人，如身負此案，必遭死刑。夫人何不自稱吳先生不知此人，自己擔責。婦道人家，交錯朋友，並不知其共產黨員身份，當然不會成為重大案子。”吳夫人不知其中有詐，被套出吳石曾會見過朱女士。這樣一來，吳石被徹底暴露。
由於吳石在國民黨內特殊的身份和職位，特務一級級上報，穀正文報告保密局長毛人鳳，毛人鳳再報告給蔣介石。老蔣得悉後這一情況後非常震怒，他親自下令逮捕吳石。
視死如歸 名垂千古
1950年3月1日，台灣當局下令以“為中共從事間諜活動”罪名，命令台灣特務機關秘密逮捕吳石將軍，並在其寓所搜出他親筆簽發給朱諶之前往舟山的“特別通行證”的有關書麵材料。這樣，不但摸清了失蹤多日的朱諶之去向，也為吳石的“叛逆”最後定罪掌握了確鑿的證據。不久，朱諶之被國民黨軍警從舟山用軍用飛機押解回台灣。國民黨特務分別對他們進行了審訊，同時利用各種手段對他們進行利誘勸降。然而，這一切對於具有崇高信仰的共產黨人來說，都是徒勞的。
不少人因吳石案受到牽連，其中包括：吳石的妻子王碧奎，老部下、某長官公署總務處交際科長聶曦上校，前“聯勤總部”第四兵站總監陳寶倉中將，某公署主管人事的中校參謀方克華，某處主管補給的參謀江愛訓，吳石的副官王正均等人。在多次勸降未果的情況下，吳石、朱諶之、陳寶倉、聶曦等人被送上台灣特別軍事法庭。
由於此案涉及高級軍官多人，加上吳石在國民黨軍界有很多朋友和門生，國民黨需要給海內外一個明確的交代。1950年4月8日“吳石案”的承辦人李資生在香港的國民黨刊物《新聞天地》上發表一篇長文，詳述逮捕吳石和朱諶之等人的始末。
蔡孝幹投靠國民黨後，任職於“國防部保密局”、“國防部情報局”等情報單位。1950年6月1日，蔡孝幹在國民黨的安排下在《中央日報》發表了一份公開聲明，並在《中央電台》做出廣播，對仍在台灣活動的地下黨人造成嚴重的打擊。他說：“我是蔡孝幹，也就是蔡幹，在中共有二十多年的曆史，也是中共極少數的台灣高級幹部之一。今日中共許多黨的老幹部，不是我熟悉的朋友，就是我當年共患難生死的同伴……我曾經是蘇區時代的中央執行委員，參加過兩萬五千裏長征，也曾是中華蘇維埃政府的內務部長。後來調任第十八集團軍總政治部的敵工部長，抗日戰爭結束後，我是中共台灣省工作委員會的書記，黨在台灣的實際負責人……”蔡孝幹還以台灣人的身份向本省人做了另一廣播，說他“在中共黨內25年，不知受了多少痛苦和折磨，也不知受了多少壓迫和欺淩，但是卻是沒有任何辦法反抗的”。一副徹頭徹尾的叛徒的醜惡嘴臉，蔡孝幹被認為是“顧順章第二”。