當時的中共中央特科是一個帶有濃厚神秘色彩的工作機構。對外完全是封閉的、保密的。在黨內，除極少較高級領導人外，其他人均不許過問。這是對敵鬥爭的客觀需要和特科的工作性質所決定的。董健吾怎麼也沒有想到，黨會分配他到中央特科部門去工作。
董健吾參加特科後，董健吾專做情報、偵察和反間諜工作。董健吾奉陳賡之命，以聖彼得教堂牧師的公開身份作掩護，將教堂做為中共特科的重要秘密聯絡站。
聖彼得教堂是美國聖公會直管的基督教堂，位於上海愛義路（今北京西路）的交叉路口上，星期天必有眾多教徒前來做禮拜，平日裏卻是很寧靜的。為將教堂建成一個安全的秘密據點，董健吾想方設法進行了巧妙的改造和布置。本來，聖彼得教堂除正門外，還有一扇門直通一牆之隔的附屬醫院廣仁醫院，為了使地下工作者進出更便捷、更隱蔽，經過一番苦心琢磨，董健吾又設計了兩處新的出人口。一處在教堂東邊，他選擇了一個很不起眼的地方隔出一個小間，小間打通教堂大牆使之形成一扇門，出這扇門就是外麵的街道，而另一扇門內通大堂，這個小間以後被稱為“靠街間”。另一處在教堂的西北麵，董健吾以教堂的名義租下牆外的一套民居，教堂破牆開出的門就是這套民居的後門，而民居的前門外麵就是一條嘈雜的小弄堂。這樣，來人便可以不經過正門直接進出教堂。一旦遇到緊急情況，除正門外還有3處出口可以迅速而隱蔽地疏散人員。在董健吾的精心策劃下，聖彼得教堂成了上海地下黨一處新的安全秘密活動點。
周恩來、魯迅、李立三、李維漢、陳賡、潘漢年、馮雪峰等都到過那裏開會、研究工作。每逢開會，董健吾總要將他們安排到密室。這就是教堂後麵的一幢二層樓的洋房，底層靠外一間是董健吾的辦公室，裏麵兩間平時關閉，專供中央或特科有關領導人碰頭密談之用。每當來人時，董健吾準備好茶水、香煙等，不許他人和親屬進出該室。他自己除經批準可參加會議，或有緊急情況入內外，一般都在外麵做好保衛工作。為了雙保險，董健吾又在靠街間窗台上放置盆花為暗號，有盆花表示情況正常，可以入內；無盆花表示內有情況，暫勿入內。同時，董健吾還特地多配兩把靠街間邊門的鑰匙，一把給周恩來，一把交給陳賡，以備急用。
1929年8月24日夜，中共中央政治局委員、中央農委書記兼江蘇省委軍委書記彭湃，中共中央政治局候補委員、中央軍事部長楊殷，中共中央軍委委員、江蘇省委軍委委員顏昌頤，江蘇省委兵運負責人邢士貞等人，正在上海麥特赫司脫路的中共中央軍委機關開會，國民黨軍、警、憲、特聯合行動，突然包圍了軍委機關，與會的我黨重要領導人全部被捕。周恩來本來也要到會的，因為被一件緊急的事情拖延，才幸免於難。
中共中央軍委機關遭到了毀滅性的破壞。數天後，被捕的我黨領導人慘遭殺害。顯然，敵人是事先得到了情報，我們的內部有叛徒。經過突擊審查，發現這個叛徒就是負責會議記錄的中共中央軍委秘書白鑫。白鑫原是中共中央軍委秘書，熟知很多中共中央的機密，是對黨的事業極具危害的罪惡叛徒。周恩來親自下達了嚴懲叛徒的指令：以革命的實際行動，回答反革命的屠殺。
行動前的偵察任務則落到了董健吾身上。董健吾通過社會關係偵察到了白鑫躲在法租界霞飛路和合坊47號特務頭子範爭波的家裏，且將要離開上海去南京，領了賞錢再去意大利避風頭。董健吾於當年11月初或化裝成提著手杖的老市民，或喬扮成西服革履、派頭十足的闊商人，多次去該地現場偵察，精確地繪製出地形圖，標示出特務設置崗哨的位置，並且劃定了紅隊人員動手前的隱蔽地點，乃至行動成功後迅速撤退的路線，將相關情況及時報告了陳賡。範家防範十分嚴密，衝進去除奸很危險，中央特科采取“守株待兔”的計策，在範家附近租了一座房子，派人日夜監視，等待白鑫離巢，在途中突襲殺之。
11月11日晚，董健吾西裝革履來到了霞飛路和合坊門口，不一會兒，陳賡率領“紅隊”的六位同誌也陸陸續續走進了弄堂。晚上11點，一輛小轎車開到了範家的門口，從大門內走出4個穿風衣的人，提著行李向小轎車走去。“紅隊”隊員所有的槍口，都對準了這4個人。但周恩來卻下令：“不要開槍。”因為周恩來認識白鑫，這4個人的模樣不像白鑫。叛徒是非常狡猾的，白鑫恐有不測，並沒有馬上上車，小轎車開動後停在弄堂口，過了10分鍾見門外沒有什麼動靜，範家的大門才又重新開啟，白鑫和範爭波悄悄地走出來，快步向弄堂口的停車處走去，以為不會再有事了。白鑫彎下腰剛要鑽進汽車，陳賡等人一擁而上，隻聽到乒乒乓乓一陣槍響，白鑫、範爭波等人還沒有搞清楚是怎麼一回事，便一個個倒下了……不一會兒，陳賡等人從和合坊另一個出口跑到了蒲石路（現長樂路），跳上了早就停在浦石路重慶路口的汽車，揚長而去。等他們走後四五分鍾，嵩山路巡捕房的汽車才呼嘯而來。董健吾隨著看熱鬧的人湧進了和合坊，倒在血泊中的人已經被抬走了，董健吾打聽了一下，擱在心口的一塊石頭一下子落了地，白鑫已經被打死，範爭波受了重傷。這個國民黨的大特務害怕遭到共產黨的再一次打擊，嚇得連醫院都沒敢去，在黃金榮的家裏躲了好長一段日子。
不久，董健吾的革命活動，遭到了基督教方麵的反對和不滿，並借口董健吾的戀愛生活違犯了教規，革除了他的牧師職務。這樣，董健吾不僅需要承受來自基督教方麵的壓力，而且也失去了從事特殊工作的依托。特科在法租界裏的霞飛路（今淮海路）開設“鬆柏齋”古商店，董健吾為老板。由於他會外語，因而招來不少外國主顧常來商店購物，特務們對洋人常來的地方自然不會懷疑，這一處地下情報據點因此得到較好的保護。同時，他利用自己和國民黨上層的特殊關係，又拜“籌安會六君子”之一的楊度為師，遂成為青幫大亨杜月笙公館的座上客。他通過和宋子文的同學關係，經常出入宋公館和孔公館，自然被國民黨封為國母的宋慶齡也成了他很好的朋友……
上海淞滬抗戰結束之後，已經就任軍事委員會副委員長的馮玉祥將軍回到了上海，在一次隆重的歡迎宴會上，他有意把董健吾拉在自己的身旁就座，並乘著酒興指著董健吾說了如下這段話：“這是我當年的專職牧師，給我宣講了多年的教義。這次來上海，聽說為了一點雞毛蒜皮的小事，被革除了牧師。我知道上帝是最寬容的，而我們這些上帝的奴仆也應該學著寬容兄弟姐妹們犯錯誤。他已經為自己的過錯向上帝懺悔，並得到了上帝的寬容。我們這些上帝的奴仆們該不該寬容他啊？”
就這樣，董健吾恢複了在基督教中的地位。從此，他以古玩商店老板和牧師的雙重身份，為黨從事特殊的情報活動。