1931年4月下旬中共特科负责人之一的顾顺章被捕叛变，供出了中共高层在上海的住址和联络方式。好在中共特工钱壮飞得到这份情报后，立即将这一情报告周恩来，中共中央机关得以迅速转移。当时向忠发已经被安全转移，并被安排去苏区。但向忠发舍不得那个曾经是妓女的小老婆，非要在临走前去见她一面。顾顺章吃准了向忠发一定会来找他小老婆，在他小老婆住址附近埋伏下了特务。6月22日当向忠发来向他小老婆道别时被守候的特务抓获。两天后，即6月24日，向忠发被处决。

关于向忠发是否叛变，这是有争论的。当向忠发被捕死去后整整两个月，中共中央在瑞金还召开了纪念大会，宣布8月24日至8月30日为向忠发同志纪念周，并在报上发文：要为向忠发牺牲向国民党讨还血债！向忠发最终被定为叛徒还是在1967年初毛泽东问起周恩来时，周恩来确认向忠发当时叛变了。倒是向忠发的小老婆明知向忠发的身份，但一直闭口不说，即便被用了刑。最后还是向忠发自己招了后，中统特务对向忠发小老婆说：交代了吧，他自己都说了。所以周恩来说：“他（向忠发）的节操还不如一个妓女！”周恩来确认向忠发叛变主要是根据以下几条：1、周恩来获知向忠发被抓后，曾在远处观察过自己的住处，发现特务很快上门搜查，而这个住处只有向忠发知道。2、向忠发供出了在上海江宁路1141号存放中央文件的地址。3、从狱中透露的消息表明向忠发招供了。

但关于向忠发的叛变还是有许多疑点的。首先是向忠发很快被国民党方面处决，似乎不像是叛变了。其次，中共并没有因向忠发叛变受什么损失。比如任弼时的爱人陈琮英是组织上派去专门陪向忠发的小老婆的，向忠发是知道这一情况的，但他在狱中并没有供出陈琮英的党员身份。还有，当时警备司令部看守所内还关押着关向应、余昌生二人，敌人并不知道二人的真实身份。向忠发被捕前曾与周恩来设计过营救二人的方案，但二人的身份在向忠发被捕后并没有暴露，1931年二人宣布无罪保释出狱。再有，存放中央文件处工作的机关人员张纪恩、张越霞被捕后，向敌人提供虚假口供。当时在狱中的向忠发是知道他们的身份的，但他们的身份并没有暴露，敌人最后以“窝藏赤匪，隐而不报”的罪名，判处张纪恩有期徒刑5年，张越霞无罪保释放出。