1941年底，國民黨因大舉進攻延安，需要已經潛伏在延安的特務裏應外合。可由於特務們在參訓時，所有人員都準進不準出，並一律以代號相稱，彼此不知道真實姓名。潛伏後，被命令人員橫向之間不可發生聯係，也不同上級機關進行聯絡，而是等候時機，以至於特務機關既不知他們潛伏在延安的什麼單位，也不知這些人的名字。要想通知他們，唯一的辦法，隻能是選派熟悉這些特務的人打入延安，逐個布置任務。擔任過前後共九期教官的陳興林自然被選中。而陳興林裝扮成小商販，剛到界子河，就被抓獲。
內心潛在的正義感，促使陳興林向陳泊詳細介紹了自己的經曆，尤其潛入邊區的任務。
轉眼到了“五四”青年節，延安舉行了盛大的慶祝集會。根據事先的周密部署，陳泊帶著十餘名精心挑選的保衛幹部，穿便衣隱蔽在會場入口處的彩門兩側，經過偽裝的陳興林則睜大眼睛盯著唱著歌列隊進場的各單位隊伍，指認出36名特務。會後，保衛部門進行逮捕、突審，潛伏的特務大多數招供後，另有的20名同黨也相繼被抓獲，總共56名潛伏特務被一網打盡。這也是一起國民黨特務機關潛入中共人數最多、規模最大、破獲最為成功的驚天大案。
中共中央、中央軍委得知消息後十分振奮。毛澤東不禁連聲讚歎：“當為奇功！奇功！這個陳泊，真是我們延安的‘福爾摩斯’！”並感慨地說：“可惜我們隻有一個陳泊，再來10個陳泊就好了。要用陳泊這樣的人保衛延安！”6月29日上午，中共中央另一位領導人劉少奇還舉行記者招待會，揭露國民黨派遣特務刺殺中共領袖。一時輿論大嘩，國民黨當局狼狽不堪。
於是，陳泊“福爾摩斯”的威名，很快在延安保衛戰線和情報部門傳開。不久，陳泊被任命為延安邊區政府保衛處處長。本著搞情報工作要“化敵為我，化我為敵”的思路，陳泊製定了“化敵為我服務”的工作方針，並使“漢中特訓班”成員大多為中共所用，陳興林也於兩年後加入了中國共產黨。
三、洞察特務刺殺毛澤東，被讚為“軍統克星”
1943年6月上旬的一天淩晨，八路軍延安留守兵團駐吳旗長官廟的一個警戒哨，發現有人偷越山口，經圍殲，7名武裝特務被全部打死。數日後，富縣邊境也發生了類似事件。
事件引起了陳泊的高度警覺，並向中央軍委保衛部作了彙報。次日，中央軍委保衛部牽頭，召開了留守兵團、延安邊區政府保衛處等單位的聯席會議，作出了加強延安的防特反特特別是保衛中央領導人安全的決定，具體措施是在邊區搜索武裝特務、嚴密監視“搶救運動”中有特嫌的人員等。
陳泊從中央軍委、中央辦公廳抄來的中央主要領導日常活動安排計劃中發現：6月22日上午10時，毛澤東將接見新四軍第三師八旅旅長田守堯。而材料顯示，田守堯是3月上旬從華中出發，經渤海、冀東、平西進入晉西北再入邊區。抵達晉西北時，曾發電報中央軍委，稱所持中共華中局的介紹信在渡海戰鬥中丟失。陳泊通過查詢晉西北兵站，被告知5月下旬，並無新四軍旅長田守堯路過。
吳旗、富縣發生的特務越境事件，表明國民黨特務企圖混入延安。田守堯從3月份就離開華中，3個多月來，中間可能發生很多的變化。而為什麼田守堯在材料上填寫路過晉西北，兵站卻回電沒有這個人呢？
帶著滿腹疑問，陳泊果斷地作出徹查決定且一幹就是兩晝兩夜。終於，真相浮出水麵，“田守堯旅長”是軍統派來刺殺毛澤東的高級特務！
原來，真正的田守堯於3月初率眾從山東出海繞赴延安參會時，在連雲港與日軍遭遇，所有人員無一生還。軍統特務獲悉，曾電告重慶總部。經戴笠親自策劃，軍統派出數批特務潛入延安，包括冒名的“田旅長”。而所有武裝越境特務，都是為了配合“田旅長”刺殺毛澤東。“田旅長”在中央軍委招待所住了5天，竟然沒人對他的身份表示懷疑。好在就要受到毛澤東接見時，被陳泊識破。否則，後果不堪設想。
陳泊因此再次受到中央表彰，不僅被毛澤東讚為“軍統克星”，也的確在軍統內部被視為克星。
解放戰爭時期，陳泊曆任中共鬆江省委常委、社會部長兼哈爾濱市公安局長，江西省委常委、社會部長兼省公安廳廳長，華南分局社會部長兼廣東省公安廳長、廣州市委常委兼市公安局長等職。在廣州，陳泊隻用了半年時間，便破獲各種匪特製造的搶劫、放火、殺人案件320多起，抓捕人犯1500多人；繳獲敵特電台13部，各類長短武器逾千支；挫敗國民黨特務妄圖爆炸廣州市軍管會辦公大樓陰謀，抓獲台灣派遣軍統上校組長；策反白崇禧部所轄“桂山號”軍艦，400餘官兵全部起義投誠；將國民黨軍統、中統及國防部二廳的三大特務係統設在廣州的地下組織，一舉掃擊殆盡；截獲蔣介石特批給“副總統”李宗仁赴美的3萬元美金……