1926年被党组织选派与陈赓一起赴苏联学习政治保卫，顾顺章在苏联受训的时间并不长，但他凭聪明机警的天赋，学到一身本领，如化装、表演魔术、操作和修理机械、心理学等都很精。他还擅长双手开枪、爆破、室内开枪而室外听不到声音、徒手杀人而不留痕迹等等，国民党中统老牌特务万亚刚在其回忆录中称他是"全能特务，够称得上大师。在顾顺章之后，特务行列中，无人能望其项背。"
1931年3月，顾顺章被派护送张国焘和陈昌浩前往鄂豫皖苏区，完成任务后，顾顺章勾搭上了一个女人。因为缺钱，他居然化名回到武汉登台表演魔术。1931年4月24日，曾是顾的下属、而后叛变的尤崇新碰巧在游乐场发现了顾顺章。汉口新市场游艺厅，舞台上魔术大师化广奇，正在表演拿手戏法，台下掌声让他颇为得意，然而他并没注意，就在一个昏暗角落里，还有一双特殊的眼睛。当晚，化广奇被当场逮捕，迅速押解到国民党武汉绥靖公署行营。身为侦缉处处长的蔡孟坚大喜过望，因为他已得知，这个魔术师的真实身份是中央特科的"天字号"人物黎明，当然黎明是他的化名，他的真名叫顾顺章。特务在其身上除搜出中国共产党重要文件外，还有一封写给蒋介石的信。没有严刑拷打，也没有威逼利诱，顾顺章立即叛变。
叛变后，为了体现自己的价值，顾顺章分期分批地向国民党交待了中共不少机密。他先说了中共在湖北、湖南两地的中共秘密机关和军队中的关系，接着供出向忠发、周恩来、瞿秋白、中央秘书处，特科机关等中共5个极其重要的处所。由于钱壮飞和李克农的存在，给上海中共中央机关转移争取了时间。周恩来和陈云等人紧急部署，领导人和中央机关全部转移，所有秘密联络点全部变换，所有联系方法停止使用并立刻更换新的方法。
