李茂堂再立新功，蔣介石更加對他恩寵有加。所以，李茂堂衣錦還鄉、榮歸故裏，回陝西發展後不久，就順理成章地當上“中統”西北辦事處副主任。
此後，李茂堂再任國民黨甘肅省黨部調查統計室主任。由於李茂堂在中統的工作幾經變動，中共方麵與他單線聯係的人也有變動，到甘肅後他與中共方麵失去了聯係。
因為肩負特殊使命，李茂堂的行動變得神秘起來。這樣一來，做兒子的犯嘀咕了。他被捕的事情，不知怎的被他兒子李克前知道了，李克前越來越覺得李茂堂不像好人。以前他崇拜他的父親，而今他厭惡他，敵視他，憎恨他。李克前把李茂堂看成為國民黨的忠實走卒。他確信他父親一定是認賊作父、叛黨投敵了。於是，1938年2月，李克前從家裏跑了出來，跑到了陝西三原安吳堡，報名參加戰時青年訓練班。同年4月，李克前加入中國共產黨。7月，李克前進陝北公學分校學習。在不知內情的人看來，李茂堂的兒子在革命隊伍裏茁壯成長，他自己則在反動營壘裏裝神弄鬼，越“陷”越深，父子倆成了一對冤家。
回歸組織 消除誤解
平型關大捷後，港澳同胞為八路軍捐獻了一批慰勞物資。第二年（1938年）夏天，王超北奉八路軍武漢辦事處之命，去香港搶運這批物資，幾經周折，千辛萬苦，運回時已是1939年秋。武漢、廣州早已失守。他隻得將這批物資運抵寶雞密藏，自己住西安，以便設法分批運往延安。當時他受西安辦事處林伯渠同誌的指示，以香港燦華公司代表、西安雍懋商行老板的身份，在西安長期從事黨的秘密活動。
當時的西安既是我黨通向國統區的秘密大門，又是胡宗南的老窩、反動派包圍陝甘寧邊區的據點。軍警憲特真是密如蛛網多如牛毛。秘密工作的難度、危險程度可想而知。王超北以他豐富的經驗、超人的智慧、無畏的膽識、堅強的黨性和謹慎的工作，戰鬥在隱蔽戰線上。
轉眼到了1941年。身在中統的李茂堂，其實也是身在曹營心在漢。正在中統蘭州站工作的李茂堂急切尋找黨組織，委托表兄武少文給王超北寫了一封信。武少文1912年生，吉林雙陽人。上海暨南大學肄業。1932年加入中國共產主義青年團，1936年轉入中國共產黨。次年入延安陝北公學學習。曾任魯西抗日遊擊隊第六支隊政治部主任，魯西築先抗日縱隊敵工科科長等。武少文當時不清楚李茂堂的真實身份，但意識到事關重大。因為李茂堂要他寫的信，內容是告訴王超北，李茂堂可以把國民黨中統局陝調室的反共陰謀資料偷出來交給共產黨，希望重新為黨工作，要求和王超北見一麵。
收到信後，王超北即把原信交給當時直接領導其工作的中共西安辦事處主任伍雲甫。當時對於曾經脫黨但對我黨沒有造成損害，又願意回頭革命、重新為黨工作的人，黨的政策是“歡迎，但不得重新入黨”。
伍雲甫考慮了一下後，讓王超北去見一下李茂堂。王超北立即說，“李茂堂我不見！李茂堂在1935年自首後向敵人出賣過我，並帶著特務去上海搜捕我，是我的死對頭，我是發過誓不見李茂堂的。”伍雲甫聽後批評他說，要以大局為重。胡宗南現在正準備破壞八路軍駐西安辦事處，而我們正苦於得不到敵人的陰謀情報。今天李茂堂找上門來，還是去見他為好。
王超北服從了組織的決定，懷著極不情願的心情見了李茂堂，當時連李茂堂自己也不抱太大希望，也沒想到王超北會去找他。李茂堂急切地表白，他是在蘭州見到顧斧南，得知王超北在西安後，抽空回西安來的。因為他認為，隻要在西安找到王超北，就可以為與組織上取得聯係，就可以為黨工作了。
接著李茂堂向王超北談了一些他的情況。他告訴王超北，他在蘭州審一個案子時，把一個正要開口向敵人告密的“共產黨員”一杠子打死了。他還說，他在徽縣，偶爾看見一個“二臣”碑，刺了他的心，讓他難過。他再也不能呆在中統局機關內了，一定要找黨組織，為黨工作，立功贖罪。所以一碰見顧斧南說王超北在西安，就下了決心，一定要回西安……
王超北回去後，向伍雲甫報告了這些情況。沒過幾天，伍雲甫正式通知王超北，接中央來電，批準李茂堂為黨工作，立功贖罪。伍雲甫同時轉達組織上的決定：由王超北和李茂堂聯係，把李茂堂搜集到的國民黨企圖破壞共產黨的情報，迅速接過來，報告中央。
當時西安是西北政治軍事和文化的中心，其位置遠比蘭州重要。為了更好地開展工作，黨組織希望李茂堂能夠爭取從蘭州調到西安工作。接到黨組織的命令後，李茂堂便以“母親年邁，沒人照料”為由向中統局要求調回陝西工作。徐恩曾對他非常照顧，很快就讓他回到西安，擔任中統陝西省調統室副主任。從此，陝甘寧邊區在國民黨特務機關的核心位置裏埋藏下了一個中共特情人員。
盡管是個副主任，但李茂堂統管對邊區特務活動的天水行營“黨政軍特聯席彙報”，他把會議記錄一次不落地送到延安。延安還有了中統的密碼本，漫天飛舞的中統密電，一次次飛到了中共情報部。
有文章在介紹李茂堂時，稱他是個“有爭議的人物”，這主要是因為李茂堂被捕後加入中統的那段曆史。對此，在2005年中共黨史出版社出版的《中國共產黨西安曆史》中，稱李茂堂為“打入國民黨要害部門的情報人員”，沒有交待更多細節。當時從事地下工作，多是單線聯係，在黨組織受到破壞後，往往會與組織失去聯係，很多人的身份撲朔迷離。
對一個在國民黨特務機關擔任要職的“諜中諜”，如何判定對方是否真的“身在曹營心在漢”，並有著堅定的共產主義信仰呢？有關部門的回答得很明確：其實很簡單，就看他帶回的情報質量！給哪一方的情報真實、準確、級別高，就是對哪一方忠心，其他的一切都是虛的。
還有一個疑問，中統特務組織為何如此信任自己抓捕到的共產黨，並委以重任呢？原因是個別被捕後出賣自己同誌的共產黨叛徒，讓中統嚐到不少“甜頭”，如顧順章等人就是如此。中統吸納人員有一個重要方法就是從共產黨那裏“挖根移植”，李茂堂就是這種方法結出的“碩果”。對共產黨那邊過來的叛徒，國民黨是不可能完全信任的，隻有做出了相當的業績，才能獲得他們的信任。李茂堂為獲得敵人的信任，就費了很大的功夫。
李茂堂重新為共產黨工作後，曾把中統的電報密碼告知黨中央，黨中央因此破譯出敵人的許多重要軍事情報。同時，他在掩護地下黨組織，保護地下黨員的安全，破壞敵特組織，為後來迎接西安解放等方麵都起了重要作用。後來胡宗南每次軍事會議的會議記錄，都一次不落地被李茂堂送到延安。
看到李茂堂為黨提供了這麼多重要情報，王超北對他的看法逐漸有了改變。
就在李茂堂回到中共黨組織時，另一個與他情況相似的中統特工——中統山西省室主任繆莊林，也秘密回到共產黨陣營。國民黨中央調查統計局（簡稱中統）山西省調統室主任繆莊林，原為中共黨員，大革命失敗後與中共失去聯係，後加入國民黨，被委任為山西中統機構負責人。繆莊林在1943年路過延安時，就表示願為中共工作。李克農同他進行了會晤，曉以大義，鼓勵他“浪子回頭”。從此，繆莊林開始秘密為我黨工作。
李茂堂與繆莊林的回歸，是我黨政策的巨大勝利。