1933年，22岁的沈之岳进入上海复旦大学就读。受共产党同学耳濡目染，沈之岳也读了不少共产主义书籍，开始积极参与支持工人运动。这种进步学生的姿态，加上复旦大学学生的优异背景，使他渐渐取得共产党组织的好感。经由共产党友人的引荐，沈之岳进入浦东煤炭公司当工人，凭借突出的领导能力，为组织吸引了许多优秀工人。之后，作为罢工运动的带头者，沈之岳被国民党当局拘捕下狱。
斯时沈之岳虽然同情工人境遇，与左派青年接近，但并未加入共产党。戴笠见这位小同乡聪慧敏锐，少年老成，颇生好感。几经攀谈，沈之岳终被戴笠说服，并加入国民党地下工作者行列，接受戴笠单线秘密领导，戴笠指示沈之岳加入中共组织，潜伏其间。
经戴笠吸收之后，沈之岳旋即被释放，他听从戴笠指令，不仅继续积极参与工人运动，更为了解中共组织情报，正式加入共产党，担任共产党在上海地区的情报交通（即传递情报）任务。
潜伏在毛泽东身边
1937年春天，西安事变结束后不久，尽管国共达成第二次合作之协议，国民党当局对中共顾忌犹深，认定中共仍是心腹大敌，而隐蔽战线仍为决定双方胜负之主战场。戴笠长期观察沈之岳，认为他成熟稳重，心细如发，足以承担重任，命他深入延安，潜伏到共产党组织的心脏搜集情报。
沈之岳以其在上海从事多年工运的辉煌成绩，还坐过国民党黑牢，加上又有复旦大学肄业的学历，自修马列主义书刊、《共产主义ABC》，堪称标准进步青年。因此在他向组织申请进入延安，希望能到革命圣地“抗日军政大学”（原名红军大学）学习的申请很快得到批准。
到了延安，沈之岳进入抗日军政大学第二期就读，他精明干练，成绩优异，深为学校干部欣赏。延安当局心里有数，来自祖国大江南北的进步青年里边，肯定混杂了不少国民党特务。除了严密甄别考察，教员常以突袭手法，想从抗大学生中揪出特务。某日，某教员正在课堂上对学生讲课，冷不防举起手来，指着后排同学吼叫：“你看，你看。那个国民党派来的特务！”胆小的同学立刻吓得脸色大变。派在学生群中的工作人员便把面露惊恐的人的名字记下来。而在这类情况下，沈之岳从来都是面不改色，镇定自若。
沈之岳利用抗大同学关系，与共产党中央要员建立了不错的交情，趁机也介绍了不少同志进入中共各个训练机构受训，一面搜集中共中央机密情报。由于在抗大表现优异，沈之岳毕业后被毛泽东拔擢为秘书人员之一，遂开始默默开展他的潜伏工作。抗战爆发后，中共中央发布的若干重要文件以及沈之岳获悉的重要情报，都被秘密传递到重庆。
“一事二主，两边无伤”
回顾沈之岳从1933年被戴笠说服成为国民党地下工作者、打入中共驻上海组织，到1941年冬天回到重庆，深入中共组织及中央核心历时9年。
曾与沈之岳有共事经验的张爱萍，对沈之岳有过如下评述：“沈之岳9年共产党员资历当中，7年是模范党员。他个性跟周总理很像，内敛、温柔而含蓄。”
1994年2月，沈之岳病逝台北，台北《中央日报》刊载的追悼文章称：“传出中共前国防部长张爱萍，对沈之岳先生的评语是‘智勇双全，治国有方，一事二主，两边无伤’……”正是这“一事二主，两边无伤”，给外界留下无尽的猜想空间。但即使是再怎么靠近沈的人都不可能从沈嘴里听到半句解释。
1949年3月解放军开始渡江，大批国民党军撤往舟山，这时，沈之岳的新职为保密局“苏浙情报站”站长。他做梦都没有想到，在舟山站的这一年的任职过程，是毕生政治生命的又一转折点。
1950年3月，保密局破获了中共台湾省工作委员会书记蔡孝干共谍案。蔡供出中共华东局指派的地下党女党员朱谌之。朱携带包括台湾战区战略防御图在内的重要军事情报跑往舟山后，准备俟机搭船，前往上海。