同年7月5日，吉鴻昌在沽源附近大柳樹村召集同盟軍前線主要將領開會，決定分三路進攻日偽軍重兵把守的多倫。7日，吉鴻昌指揮各路向多倫進軍，節節勝利。10日，包圍了多倫。可是多倫城池堅固，敵人火力猛烈，進攻受阻。吉鴻昌親率敢死隊，勇猛登城三次，均未成功。12日吉鴻昌暗遣副官劉亨香、馬國棟率精兵四十餘人，喬裝潛入城內。入夜，吉鴻昌指揮全線猛攻，並袒臂衝鋒在前，同盟軍裏應外合，經三小時激戰，攻克多倫。
在黨的領導下，吉鴻昌再度廣泛聯絡抗日反蔣的力量，為重建抗日武裝而奔走。5月，在天津組織“中國人民反法西斯大同盟”。擔任黨組織領導成員。他的住宅——天津法租界霞飛路四十號，成為黨組織的地下聯絡站，還設有秘密印刷所。大同盟機關刊物《民族戰旗》就是在這裏印出的。同誌們稱他的住處為“紅樓”。以後，這裏被特務發現，他又在國民飯店開了房間，做為聯絡點。
1934年11月9日晚，吉鴻昌在國民飯店以打牌為掩護，同廣西李宗仁派來的代表秘密會談，突然遭到國民黨特務的槍擊，吉鴻昌胳臂受傷，當即被法租界工部局逮捕，隨後引渡到國民黨天津市警察局，關進陸軍監獄。
黨組織多方營救吉鴻昌，他的部隊準備在吉鴻昌押往北平的途中劫車。吉鴻昌得知後要求停止劫車行動，認為這種冒險行為隻會帶來更大的損失。11月22日，吉鴻昌被秘密押解北平。
北平軍分會委員長仍然是親日派頭子何應欽。吉鴻昌剛下火車，就有軍分會的一個名叫祝士勒的上校軍官，拿了一份寫有“立即處決”字句的電報遞給他看。吉鴻昌看過電報，不動聲色，若無其事地說：“你們想給我一個下馬威嗎？趕快收回去吧，我不是三歲的小孩子！有沒有這份電報，對我說來都一樣！”吉鴻昌又對他們說：“你們要動手就請快些，也好弄幾個賞錢花花！”敵人討了沒趣，隨將他關進東直門內炮局胡同陸軍監獄。
第二天，何應欽就迫不及待地親自組織對吉鴻昌的“軍法會審”。這是一場親日派反對抗日派的最卑鄙無恥的審判。
經受過酷刑的吉鴻昌被押解到法庭上，神情鎮定地屹立在被告席上。盡管肩膀上剛剛受過傷，連續遭受酷刑的折磨，但他仍現出凜然不可侵犯的威嚴。
審判官看看麵前攤開的卷宗，望了吉鴻昌一眼，隨即色厲內茌地大聲喊道：
“吉鴻昌，你為什麼進行抗日活動？快招出你們的秘密來！”
挺身站著的吉鴻昌不假思索，馬上高聲回答：“抗日是為了救國，這是四萬萬人民的事情，是最光明磊落的事情，有什麼秘密？抗日救國是中國人民人人應知，人人能知的事情，哪裏會有秘密？隻有蔣介石和你們這班狗奴才，禍國殃民，殘內媚外，和日本暗中勾結，幹些不明不白的勾當，這才有秘密，才見不得人。”
他把敵人罵得低下頭去，隨即乘勝追擊，在敵人的法庭上侃侃而談，暢述中國共產黨的抗日主張，他的抗日決心，他在察北親率民眾抗日同盟軍殺敵的經過。吉鴻昌說到興奮處，不禁慷慨流涕，聽者都很感動。他還解開上衣，露出身上的刀傷彈痕和遍體鞭傷：這裏的槍傷，還留著多倫城下日本強盜的子彈；這一塊塊刀疤，是被國民黨軍隊在長城外勾結日軍包圍打擊同盟軍留下的；這一道道鞭痕，正是國民黨反動派在監獄中對他舍死求生，不分晝夜地奔走呼號、宣傳抗日的報償！吉鴻昌指著胸脯上的傷疤告訴敵人：“看！這就是我僅有的一點‘秘密’，是你們軍隊勾結日本鬼子給我留下的‘紀念’！”