國民黨空軍人員都有較高文化素質，但他們思想狀況也是複雜的，有一部分人已經看清國民黨大勢已去，為了個人前途和利益，想另找出路；另一部分有正義感、有愛國心的人不滿蔣介石腐敗專製統治和打內戰政策。對這兩部分人，沈濟世因勢利導進行啟發和說服，根據不同對象，采取不同方式和方法，積極做好爭取工作。經過一年多艱苦的努力，有20多位空軍人員，都願意放棄優厚待遇駕機起義。根據王月英的指示，沈濟世把爭取過來的人員組成3個組，準備抓住機會分期分批舉行起義。
1949年初，三大戰役勝利結束，北平和平解放。蔣介石發表《新年文告》，表示願與共產黨商討“停止戰爭，恢複和平的具體辦法”。元月14日，毛澤東發表《關於對時局的聲明》，揭露蔣介石集團“劃江而治”的反動計劃。上海秘密黨組織通知沈濟世，隻要時機成熟就可以駕機起義。2月16日，當沈濟世得到2月19日空軍聯勤總部要派336號美製C-46型運輸機去青島執行空運任務後，立即趕往上海與張鐳商討駕機起義之事，並及時通知爭取過來的駕駛員徐駿英、魏雄英，通訊員趙昌燕等人，積極做好準備。由於臨戰前這些人思想特別緊張，沈濟世與張鐳對他們分別做了工作，一再叮囑要“沉著、沉著”。
2月19日上午8時整，張鐳擔任領航員，徐駿英擔任駕駛員登上336號飛機。與此同時，沈濟世也進入飛行指揮室，觀察動態。約一小時後，擴音器裏傳來趙昌燕的聲音：“總部！總部！我是336！我是336！飛機發動機發生故障，要求迫降。”沈濟世聽後不由竊喜，他知道這是張鐳他們為了迷惑敵人向地麵電台發來的假情報。此後，336號飛機關閉電台，切斷與地麵的一切聯係，造成飛機失事、機毀人亡的假象，並向北飛去，起義獲得成功。
2月底，沈濟世在空軍聯勤總部二課獲悉，總部頭頭們對飛行員唐宛體有所懷疑，準備將其抓捕。由於形勢突變，沈濟世決定要唐迅速飛走。3月7日上午，唐宛體由台北飛來南京，準備下午去漢口執行飛行任務，沈濟世利用合法身份找到唐宛體，要他火速駕機起義。下午14點，唐宛體率機組通訊員李學寬、機械員彭樹新等人，駕駛321號美製C-47大型運輸機飛往漢口，當天夜晚，趁其他空軍人員去舞廳跳舞聯歡之際，在漢口機場舉行了夜航起義，一舉成功。就在唐宛體起義的同一天，唐的同班同學王玉珂、餘慶榮等駕駛蚊式飛機一架，由上海起義，飛往解放區。
10天後，蔣介石在溪口聽到新華廣播電台播發的“美製336號C-46、321號C-47兩架大型運輸機和一架蚊式飛機光榮起義”的消息後，惱羞成怒，打電話到國民黨聯勤總部，大罵：“娘西皮，都是一群飯桶！”一時聯勤總部上上下下，大肆搜捕與起義有聯係的人員，白色恐怖一直延續一個多月。由於沈濟世對這兩次駕機起義組織嚴密，因此安然無恙。
4月8日，王月英在中山陵會見沈濟世，告訴他：“南京快要解放了，湯恩伯已決定將國民黨空軍聯勤總部移駐台灣。組織決定，調你到解放區工作。”
沈濟世高興地說：“我早就盼望有這一天了。”
王月英說：“現在形勢發展很快，南京解放已是指日可待了。”
沈濟世問：“什麼時間走？”
王月英說：“當時不讓你去解放區，是因為這裏更需要你。現在國民黨反動統治即將土崩瓦解，新中國需要你們這些人才，需要建設自己的人民空軍。可是要回娘家去，也不能空著手呀，應該帶點禮物吧！你是空中飛將軍，從地麵走回來，有失光彩啊。”王月英以幽默的語調，給沈濟世布置了新的任務。
沈濟世說：“這幾天，我也在考慮這個問題，我想再組織一次駕機起義，現在策反工作比較順利。”
“那太好了！”王月英接著說，“我代表南京黨組織再次向你表示感謝！”
沈濟世說：“我們可以借飛機維修後試飛的機會，飛到解放區去！”
王月英嚴肅地點頭說：“對，在移駐台灣前，飛到解放區是個好機會！現在，國民黨特務頭子毛人鳳對飛機控製很嚴，一定要慎重從事。”
沈濟世說：“今天是4月8日星期六，我決定明天下午4點駕機起義，請求組織給予支持。”