1931年3月底，化名“黎明”的顾顺章从上海护送张国焘、陈昌浩到达汉口，将他们交给了鄂豫皖苏区来秘密迎接的人。
此后，他没有及时回上海， 4月25日下午不巧碰到叛徒王竹樵，顾顺章被捕，在威逼利诱下，他立即叛变，供出了共产党的一些秘密。同时，提出要见蒋介石，当面报告一些更重要的秘密。
侥幸的是，在南京特务组织国民党中央组织部总务科的科长徐恩曾身边潜伏着共产党的谍报小组。这晚，地下党员钱壮飞值班处理公务。他接到机要员几次送来标明“徐恩曾亲译”的密码电报，感觉异常，偷偷地翻译了密电。知道了顾顺章已经叛变。
顾顺章是中共领导人之一，时任中共中央政治局委员，也是中共中央特科的一名负责人兼行动科科长。他几乎熟悉中共中央全部领导在上海英法租界活动的情况及江苏省委、浦东区委等党组织的驻地、中共中央特科各科的人员情况及隐藏地点。他的叛变，对于上海的党组织，无疑将导致灭顶之灾。
钱壮飞翻译出密电后，先委派女婿刘杞夫立即乘火车把这个十万火急的口信报告中共中央。随后，因为事关重要，钱壮飞自己也离开南京，直接到上海找党中央汇报。
中共中央委托周恩来全权处理这一紧急事变。周恩来立即召集陈云、康生、潘汉年、聂荣臻、李克农、陈赓、李强等参加的紧急会议，决定立即采取紧急应变措施。
4月27日，顾顺章到南京后，蒋介石立即召见他。顾顺章向蒋介石供出了他所掌握的中共中央的全部秘密。
南京国民党特务赶到上海，组织起当地特务、军警已是4月28日中午。从这天到30日，接连三天三夜，整个大上海像是一锅粥，马路上警车尖啸着飞驰而过，敲门声昼夜不息。市民们吓得不敢出门，许多店铺也早早就打烊了。
在顾顺章的指引下，军警和特务冲进了天蝉舞台隔壁的“福兴字庄”，冲进了中共中央军委、中央组织部、中央办公厅、中共中央秘密电台、江苏省委、共产国际驻远东办事处、少共国际等几十处秘密机关。
然而，每一处都是人去楼空，国民党特务、军警只是破坏了一些联络点、抓到了几百名来不及转移的一般党员和外围群众。他们把这些人抓去后，严刑拷打，软硬兼施，企图立即扩大战果，彻底摧毁在上海的共产党组织。
为了防止顾顺章利用在特科工作的亲属和社会关系，对中共造成更大破坏，周恩来决定采取隔离措施。
当时，顾顺章的妻子、岳父母等都在中共中央的秘密机关打杂，中共中央特科很快将他们带走隔离。他们也预感到顾顺章出了事情，有些抵触，感情和立场都站在顾顺章那边。
中共中央机关紧急转移到新地址后，隐蔽了两天，再次转移时遂准备将顾顺章家属一并带走，周恩来当面与他家人谈话，告诉他们：顾顺章已经叛变，你们要与其划清界线。
顾妻当场表示不从，并试图逃走，被中共中央特科看守人员抓回。顾顺章的其他几位亲戚，也都见了面，他们以不同形式表现了抵触和对抗。
周恩来等人考虑到在上海白色恐怖环境中，地下党确实没有办法囚禁他们，也没有办法把他们化装带走，遂与中央其他同志商量，决定将其铲除。
1931年4月，时任中共中央政治局候补委员、中央特委三位领导之一，中央特科的主要责任人顾顺章在汉口被捕，随即叛变。因为身份特殊、掌握党内核心机密多，他成为了中國历史上最危险的叛徒……
是否向国民党隐瞒了许多机密？
为了表明自己的身价，叛变后的顾顺章一口气供出了中共在武汉的湘鄂边区特委、中央军委武汉交通大站、湘鄂边区红二军团驻汉机关等20多个秘密机关，中共在武汉的地下组织几乎无一幸免。
顾顺章是中共历史上罪恶最大、危害最大的叛徒，可以说是怙恶不悛，十恶不赦，但是据最新发现的资料表明，他在大出卖的同时，还作了相当多的保留。
据《中国共产党史稿》中记载，顾顺章在被捕后有这么一段供词：
“共产国际派遣代表9人来上海，即系国际远东局，大多数是俄人，也有波兰人、德国人，姓名住址都不知道。远东局主任，名叫牛兰，我们都叫他老毛子。”
实际上当时远东局在上海仅2人，一个波兰人，一个美国人，恰恰没有俄国人。牛兰绝非远东局主任，经常和中共领导人开会的远东局执委会代表叫罗伯特，共产国际远东局的负责人米夫不久前还在上海，并曾和顾顺章多次开会见面。可见，顾顺章有意隐瞒了许多重要秘密。
一方面穷凶极恶地带着特务亲自到香港去诱捕蔡和森，一方面故意隐瞒了许多机密，这到底是怎么一回事？这或许是顾顺章叛变后留给我们的第一个谜团！
陈赓为何拜访顾顺章彻夜长谈？
顾顺章叛变以后，被徐恩曾安排在南京城南双塘巷居住。
