國民黨軍隊重點進(jìn)攻被粉碎后，國民黨政府調(diào)整了軍隊序列,，第十一戰(zhàn)區(qū)官邸被撤銷,，改為保定綏靖公署，指揮部被遷往保定,，謝士炎被任命為綏靖公署作戰(zhàn)處少將處長,，隨指揮部調(diào)往保定。臨行前，謝士炎專門向黨組織作了匯報,，組織上指示他前往保定,，獨立作戰(zhàn)，非萬不得已不得暴露身份,。他利用身份在國民黨軍界高層從事地下情報工作,，并被編入北平地下情報系統(tǒng)。在保定綏靖公署,，謝士炎一直是該署主任孫連仲智囊團——設(shè)計委員會重要成員,，出席每次重大軍事會議。他利用自己的有利身份,，先后化名謝天縱,、劉福，同打入敵人內(nèi)部的其他同志緊密配合,，利用電臺或親自送交,，為我黨我軍提供一份又一份極其重要的軍事情報，為華北,、華東的解放作出了貢獻(xiàn),。

就在謝士炎盡心盡力為黨做地下工作的時候，1947年9月,，發(fā)生了“北平諜案”震驚國民黨當(dāng)局,。原來，國民黨特務(wù)機關(guān)一直在偵破國統(tǒng)區(qū)的中共地下組織和地下電臺,，并將重點放在北平,。一天，國民黨發(fā)現(xiàn)了一個可疑的電臺信號,，非?；钴S，但是一直不能確定準(zhǔn)確位置,。軍統(tǒng)挨戶夜查,，在京兆東街24號發(fā)現(xiàn)密臺，總臺全體工作人員被捕,，發(fā)報工具及未銷毀的電報底稿均被查獲。李政宣被捕后叛變,，供出了我黨在華北,、東北、西北,、華東等地軍事情報系統(tǒng)的許多重要線索及地下黨組織的秘密,，并聲稱在葉劍英處見過謝士炎。敵特調(diào)閱謝士炎曾起草的作戰(zhàn)計劃，發(fā)現(xiàn)與署名“劉?！钡碾妶蟮赘骞P跡相同,，由此推斷出謝士炎為中共秘密工作人員。謝士炎暴露了,，隨即被敵特機關(guān)逮捕,。最初被禁于北京炮局監(jiān)獄，后被押送南京,。同時被捕的還有：保定綏靖公署軍法處少將副處長兼河北省政府機要秘書丁行,，第十一戰(zhàn)區(qū)司令部參謀處少校參謀兼作戰(zhàn)科科長朱建國，第十一戰(zhàn)區(qū)司令部二處少校情報參謀石淳,，北平空軍第二軍區(qū)司令部上尉情報參謀趙良璋,。