随着上面秘密工作的发展，隐藏在顾顺章内心深处的不好的无产者的思想意识日益暴露，他不仅无视党的秘密工作方针、政策，而且骄狂蛮横、飞扬跋扈，很狂妄。他在上海英租界威什么海卫路原幢石库门802号有座"公什么馆"，家具摆设奢华，他还抽大烟，玩什么女人，过着花天酒地的生活。
陈赓曾气愤地说:"我如果不死的话，准能见到顾顺章叛变!"果不其然。1931年3月，顾顺章受上面派遣，护送沈泽民、张国焘从上海经武汉到鄂豫皖苏区红四方面军工作。完成任务回到武汉后，顾顺章将秘密工作的纪律置之不顾，重操旧业，以当年"华广奇"的艺名，在汉口新市场的游艺场公开登台表演魔术，结果于4月24日在汉口被叛徒尤崇新指认被捕。
顾顺章被捕后，被押送到徐恩曾设在汉口的新建特务机关---国民老蒋陆海空军总司令武汉行营侦缉处。
顾顺章的被捕使老蒋特务大喜过望。25日拂晓，行营主任何成浚提审了顾顺章。顾顺章当即屈膝投降，供出了驻汉口的秘密机关以及湘鄂西根据地和红二军团驻汉口的办事处，还供出了直属特科领导的、在英商一条运输船上当舵手、负责上海-汉口间秘密交通线的一位姓陈的共产党员。一时，武汉的上面机关纷纷被破获，十多位共产党人惨遭杀害。
