抗日战争刚刚开始的时候，张国焘就已经坐不住了，因此当他听说国共两党要到黄帝陵祭拜时，便萌生了逃走的想法。

起初，毛主席是不想答应的，但张国焘三天两头过来骚扰，毛主席不堪其扰，便对他说：“你一定要去就去吧，去了赶快回来！”张国焘狂喜，连东西都没收拾一下，带着警卫就出发了。

祭黄帝陵结束后，为了尽快逃走，张国焘使出了浑身解数，以各种理由拒绝回延安。先是要去西安找林伯渠，但到了地方他却又说要去武汉找周恩来，到了武汉，他又提出回老家江西。周恩来对张国焘的行为感到很是愤怒，严肃批评之后就让其在房间内好好反省。可当警卫再次推开张国焘的房门时，却发现他已经坐上戴笠派来的汽车逃走了。至此，张国焘彻底背叛了革命。后来，张国焘进入了军统，戴笠还专门为他设立了一个部门。张国焘沾沾自喜，以为自己将会被奉为“掌上明珠”小心呵护，然而他终于是空欢喜一场。其实，戴笠之所以接受张国焘，并非他有多大的才能，曾经在中国共产党中担任过多大的职务，而是想利用他对解放区的了解，安插特务。于是，张国焘的部门专门用来培训特务，为此张国焘还写过一本几万字的有关中共内部及边区情况的材料，以证明自己的“真材实料”。然而戴笠看后却并不满意，他认为张国焘只会卖弄文采，里面写的内容对如何派遣特务打入边区的作用不大。碰壁的张国焘开始卖力钻研，可他依旧没有任何办法，过了一段时间戴笠彻底失望，下令撤销了张国焘的部门。

没有从张国焘身上得到预期的效果，戴笠的态度逐渐冷了下来，有时好久不见张国焘，即便见了也是板起脸孔敷衍。军统内部都是人精，当人们看到戴笠对张国焘的态度后，也纷纷冷漠、孤立起他，还有相当一部分人看不起他。当然，这些人中包括毛人凤、沈醉这些军统中有头有脸的人物。那段日子，张国焘连头都抬不起来，整日夹着尾巴，很怕见到戴笠。但工作上的不如意，丝毫没有影响张国焘生活腐化的速度。据沈醉回忆，张国焘自从进入军统后，就彻底放飞了自我，完全忘记了之前的苦日子，不仅洋车、楼房要具备，有时只要吃不到喜欢的饭菜还会大发脾气。变化速度如此之快让沈醉、毛人凤也感到惊叹。

有一次沈醉和毛人凤在办公室和几个处长聊天，当谈到张国焘时，所有人对他的一致评价是：“如果他不和我们一样，就不会跑到我们这边来了。”这样的日子一直持续到1946年，戴笠飞机失事身亡，张国焘的恐惧才消除了一半。而另一半恐惧来自他对未来的迷惘，因为现在戴笠死了，他更加没有理由待在军统了。之后的几年，蒋介石依旧没有放弃张国焘这颗棋子，又派他做了几项任务，但始终达不到效果。最后，连蒋介石都对张国焘彻底失望了。1949年，国民党败退台湾，但蒋介石在接谁到台湾的问题上下了不少功夫，只要与他不合的、对他无用的都被留在了大陆。

对张国焘，蒋介石也想将其扔下不管。于是这年初春，毛人凤邀请沈醉和张国焘到上海家中吃饭。席间，毛人凤对张国焘说：“你还是留下来吧，不要到台湾或香港去。我相信共产党不会杀你，到时候你混入其中，还能为党国效力。”一旁的沈醉听出了其中意思，疯狂翻白眼，心中不禁腹诽：“毛人凤居然连瞎话都不会说，混入共产党内部这种话居然也说得出口。”显然，张国焘并不好骗，无论毛人凤怎么说，他都不答应。最终，张国焘还是去了台湾，不过后来他无法立足，之后到加拿大投奔儿子。