1948年5月，蔡孝乾赴香港，参加了华东局主持的关于台湾工作的会议。会上，蔡孝乾受到批判，说他在“二二八”起义中作风独断专行，严重脱离群众，犯有主观主义错误，未能将毛泽东思想与台湾具体情况相结合。
蔡孝乾返台后，台共组织发展迅速，截至1949年12月，檔员已有1300多名。在台工委的领导下，发动了彰化永靖乡的农民减租斗争、台北机务段员工运动，以及1949年3、4月的台大与师范学院的学生运动等等。此阶段，蔡的工作是配合中*共解放台湾。
1949年9月30日，蔡被当选为中国人民政治协商会议第一届全国委员会委员（共108名）。新中国成立后，他被任命为华东军政委员会委员。1949年4月6日，台大学生与台北警察发生冲突，即“四六学潮”；7月，台北邮政局员工发动请愿风潮，国民檔断定幕后有中*共地下檔在策划。
此时，蔡孝乾领导的台湾省工委，一面采取合法统一战线，将组织渗透入国民檔檔政军宪特机关内部，发动工潮、学潮，引起台湾动荡，以孤立国民檔的统治；一面采取游击战，利用台湾人民仇恨国民檔的情绪，在各地建立“武工队”，发动起义，夺取政权，来达到推翻国民檔统治的目的；同时积极发展檔组织，壮大队伍。蔡还亲自拟定了开展高山族工作的具体方针，强调分化、争取两手策略。
国民檔破获中*共台湾地下檔，是从破获台湾省工委地下出版物《光明报》开始的。1948年8月，国民檔在基隆中学发现该报，又发现基隆某公司职员王明德邮寄过该报给女友，因此，秘密逮捕了王明德，王叛*变，国民檔顺藤摸瓜，1949年11月，省工委副书.记兼组织部长陈泽民被捕。
国民檔特务在破获基隆市工委支部时，获悉台北市大同中学女教师季云与老郑（蔡孝乾）有组织关系，并发现季的丈夫杨春霖（张志忠）嫌疑重大，于是在1949年除夕，将张志忠逮捕。张志忠坚贞不屈，1954年3月16日，他被特务绑赴台北马场町抢决。1998年1月，中*共中央经多年核实，确认他为烈士。
1950年1月29日，在台北泉州街26号，蔡孝乾落入特务手里。他落网最初几天，保密局特务对他进行一连串侦讯，但是，他毕竟久经阵仗，对特务的问话，总是不着边际地兜圈子。国民檔国防局保密局局长叶翔之对他没有用刑，而是劝诱，7天后，蔡答应合作。当时，蔡家有一张10元新台币，上有两个地下工作者的电话号码，一个计小女孩（马雯娟），一个是朱湛之，蔡答应打电话诱捕他们。
叶考虑到蔡可能借机逃脱，所以对蔡直说：“你的资格这样高，我们自然不会为难你，但希望你能合作，不要逃跑，跑不掉的。再抓回来，那就由不得我们了。”蔡满口应承，待走到一处黑暗的转角，他冷不防窜进一家黑漆漆的木材行，尾随特务赶忙冲进去追捕，可他早已在暗夜中逃得无影无踪。他逃走后，我檔一大批干部得以转移，摆脱了特务的魔爪。
蔡孝乾第一次逃脱后，保密局认定此人好色，必然会同马雯娟（化名刘桂麟、计小女孩）会合企图离台。保密局特务侦悉，蔡孝乾脱逃之后，起初一直带着他的小姨子马雯娟栖身在老台共黄天家里，立即赶赴黄家抓人，蔡孝乾警觉到台北不宜久住，已早一步搬走，特务埋伏在黄天住处数日，没抓到蔡孝乾，却抓到了黄天。黄天挨不住酷刑逼供，终于招出蔡孝乾的落脚处。
保密局特务直奔嘉义粪箕湖（今改名奋起湖）林医师家。天下就有这等荒谬戏谑的巧事，特务到嘉义乔装成农夫模样，骑一部破旧脚踏车，沿着乡间小路，四处寻觅可疑人等。不多时，一个特务瞧见远处有个穿西装的身影正迎面走来。他满腹狐疑，生活条件如此贫困的台湾南部农村，哪来穿西装的阔佬？正纳闷着，与那人逼近至仅20米之遥，“瞧！这不是老郑吗”！
两人四目对望，蔡孝乾绝望地说了一句：“怎么又是你们！”特务一把揪住蔡孝乾，铐上手铐说：“这次不会再让你跑掉了！”这次，特务酷刑侍候蔡孝乾，他的嘴巴、鼻孔、眼角喷出了鲜血，头发也渗出血水，不断沿着额头汩汩冒出。晚上，蔡孝乾被关在台南看守所时，大呼与其有染的小姨子马雯娟的名字，特务将已投降的马雯娟送进蔡孝乾房中，蔡孝乾也投降了。
正如蒋介石所言，最“无志无用”的他背叛了他20多年来一直追求的红色事业。他的叛*变导致台共高干大部分被捕，台湾左翼机关纷纷被破坏，造成中*共台湾省工委会成立以来的一次毁灭性打击，组织几乎全部瓦解。1950年2月，洪幼樵在基隆赴香港的轮船上被捕，不久叛*变。