在高雄逮获陈泽民以后，保密局又把矛头指向中共台湾省工委武装工作部部长张志忠。1949年12月29日，张志忠在台北万华区老松公园被捕。1950年1月29日，化名“老郑”的蔡孝乾被捕。“老郑”只报了假名字和假身份，却要求提供美餐。被称为军统“活阎王”的谷正文晚年曾撰写《蔡孝乾吴石系列潜匪案侦破始末》一文，在文中他回忆第一次审讯：“当时，蔡孝乾是一个相当自负的中年男子，在他心里，总认为共产党很快就会将奄奄一息的国民党赶入海中。而在解放台湾的任务上，居功最大的，无疑地便将是蔡孝乾本人。他一直无法相信自己竟会落入国民党手中这件事。”谷正文承认：“我并不期望这种友谊攻势很快就能收买蔡孝乾，因为我了解，他和台大四名学生不同，他的党龄很深，党性很强，在我找出他的真正弱点之前，友谊攻势的效果是有限的。不过，我并不心急，只要他——我直觉他若不是台共的头号领导人，至少也是领导人的左右副手——在我手中，肃谍的工作很快就会结束了。”

　谷正文认为，“老郑”有追求享受的弱点，便天天给他买饺子。一周后，“老郑”终于说出“想着牛排的味道都快想疯了”的话，并指定要到台北最高档的波丽露餐厅买。吃完后，“老郑”又说：为表示感谢，可带他们找共产党的一个据点。立功心切的3个小特务便让“老郑”带路，结果走进一个黑暗厂房时，“老郑”突然跑掉。

　蔡孝乾被捕时，公文包里记事本上的一串名单中有“吴次长”三字，“国防部”中将参谋次长吴石直接暴露。由于吴石身居高位，又与保定军校同学陈诚及时任参谋总长的周至柔是莫逆之交，保密局并未轻举妄动。蔡孝乾叛变后，保密局还在他身上一张拾元的新台币钞票上发现了两个电话号码，其中一个便是他直接联系的华东局特派员朱枫。1950年2月底，保密局特务闯进吴石寓所，称有人指控他是共产党，请他去队部问话。吴石当面驳斥，特务搜查后带走其夫人王碧奎。经讯问，王碧奎承认“老郑”曾多次到吴家，吴石的地下党身份暴露。1950年3月1日，保密局正式逮捕吴石。

　吴石是如何潜伏进国民党高层的呢？1947年至1948年间，国防部史政局局长吴石中将因不满蒋介石的独裁统治，倾向革命。同乡好友、地下党员吴仲禧介绍吴石参加进步组织“民联”，直接受中共地下党员何遂（建国后任华东军政委员会司法部长）领导，单线联系。1948年6月淮海战役前夕，吴仲禧改任国防部中将部员，被派往“徐州剿匪总指挥部”。吴石亲笔写信给他的学生、“剿总”参谋长李树正，请李多加关照，给予方便。吴仲禧到任时，出来接待的李树正见信格外客气，亲自带他到总部的机要室看作战地图。吴仲禧暗中把部队驻地、番号、兵种及主要部署记录下来，托病回后方就医，赶到上海把情报向潘汉年汇报。

　1948年秋，白崇禧、陈诚指示将国民党国防部史政局保存的500箱重要军事机要档案运送台湾，吴石对此表示反对，建议暂移福州，理由是福州有“进则返京容易，退则转台便捷”之利。吴石当时已知自己将出任福州绥靖公署副主任，打算一旦时机成熟就发动起义，将这批绝密资料悉数献给新中国。于是吴石派随从参谋王强等人押送，于1948年12月下旬将机要档案运抵福州，保存在于山戚公祠大殿内。1949年5月吴石正式到任后，国民党高层又电促速将福州存放的军事机要档案运台。吴石以“军运紧，调船难”为借口，仅以百余箱参考资料、军事图书充数运台交差。同时，他又下达紧急命令，将绝密档案全部转移到位于仓前山的福建省研究院书库藏匿。

　1949年6月，蒋介石亲自在福州召开军事会议，提出固守福州、协防台湾。吴石成功阻止了蒋介石提出的在福州修筑半永久性城防工事的方案，使市民免遭劳役之苦。他通过谢筱廼送出许多重要情报。1949年7月，吴石经广州辗转香港，找到吴仲禧，告知：他已被调任台湾“国防部”参谋次长。吴仲禧曾请他考虑，如果不去，可就此留下转赴解放区。吴石坚决表示：自己的决心已经下得太晚了，为人民做的事太少了，现在既然还有机会，个人风险算不了什么。为了避免嫌疑，他将携夫人王碧奎和两个小儿女一同去台，留下大儿子韶成、大女儿兰成在大陆。1949年8月17日福州解放，保存无损的298箱军事绝密档案呈献给解放军第十兵团司令部。

　在笔记中用真姓实职记录重要联络人，这是隐蔽战线的大忌。作为老资格台共领导人的蔡孝乾，是不应该犯如此低级的错误的——他的这一低级错误让壮志未酬的吴石付出了血的代价。

　不久，谷正文得知逃跑的蔡孝乾躲在嘉义农村，便派看押过他的特务去查找。特务们换上农民服装，到当地后便在乡间路上看到一个穿西装的人。特务一看，正是“老郑”。原来蔡孝乾在乡下躲藏两月清苦难耐，想到镇上西餐馆解馋。1950年3月中旬，蔡乾第二次被捕，马上叛变，愿交代所有地下组织。他只提出一个条件，即让已同他姘居两年的16岁的妻妹马雯娟来监狱同住。谷正文满口答应。