1934年1月，张学良从欧洲考察回国，被蒋介石任命为豫鄂皖三省“剿总”副司令，代行总司令职务。
化名李天才的李渤海，担任了“剿总”政训处的少将副处长。
李天才迎合张学良对共产党革命理论产生的兴趣，顺势把潘武阳作为马列主义学者推荐给了张学良。
于是，潘武阳便加入了张学良的东北军。
张学良很快喜欢上了年轻精干的潘武阳。
潘武阳的博学和见解，让张学良折服，张学良把他从北平调到武汉徐家棚“剿总”司令部，潘武阳从此留在张学良身边工作。
李天才在武汉“剿总”司令部里设了一个机要组，自己亲自任组长，把他信得过的人全部安插在里面。
李天才安排潘武阳当了机要组的中校秘书，负责电讯处，这个岗位几乎可供潘武阳毫无遗漏地获取武汉“剿总”的军事情报。
张学良对工农红军前四次反“围剿”取得的胜利感到不解，特别是他出任鄂豫皖三省“剿匪”副总司令后，从东北军抽调了八十多个团的兵力，“围剿”鄂豫皖根据地，却被徐海东领导的红25军打得落花流水。
张学良很困惑，不论是武器还是装备，红25军都远远不如他的东北军，却让他接连吃败仗，让他的“围剿”计划一败涂地。
张学良认为，很有必要对红军何以如此强大作一番研究，同时，他这样做，在心里也有着自己的小九九，那就是能不能联共抗日呢？
丢失东三省，一直是张学良心中的疼，他渴盼着联系一切武装力量进行抗日，能尽早收复东三省。
张学良内心深处很想联络红军，共同抗日。
在这种背景下，张学良责成李天才，详细搜集有关红军的资料供他分析研究，以了解红军的内幕。
李天才心里非常明白，潘武阳能完成这项任务。
于是，李天才把了解红军的任务，交给了潘武阳。
潘武阳在北平特科的支持下，组成了一个编写班子，把红军一些能公开的资料，例如武装理论、建军历史、三大纪律八项注意、领导人物、重大事件等排成词条，按着词典的编纂体例，只用了一周时间就编写成一本小册子，取名《匪情辞通》。
小册子编撰好以后，李天才亲自带着潘武阳，去面见张学良。
张学良审阅了《匪情辞通》之后，感到非常满意，亲自写了序，命令印刷下发部队，他自己也随身带上一本，不时翻阅。
潘武阳顺理成章地被李天才推荐给张学良，成为了张学良的老师。
张学良学习马列很认真，潘武阳讲解得也很用心，张学良开口闭口称潘武阳为“老师”，当着别人的面也是如此。
从此，潘武阳赢得了张学良的尊敬和信任。
潘武阳在这个位置上，获得了为党工作的很多便利条件，他还借机把苏联塔斯通讯社北平分社记者、共产党员刘尊棋引荐给张学良。
刘尊棋与潘武阳同在中共顺直省委宣传部工作过，作为苏联塔斯通讯社北平分社的记者，刘尊棋如果能顺利采访到张学良，将对促进张学良反蒋抗日非常有利。
刘尊棋从北平赶到武汉，见到张学良的时候，潘武阳正在给张学良讲课，张学良指着身旁的潘武阳给刘尊棋介绍说：“这是我的老师，他在教我学习《资本论》。”
“呵呵，少帅，那可是共党的圣经，你不怕中毒？”刘尊棋给张学良开着玩笑说。
“哈哈，中毒？这种毒多中点好，对思想有好处。我看《资本论》不是毒，那是思想的补品！”张学良爽朗地笑了笑回答道。
“那少帅可要好好感谢你思想上的营养师潘武阳先生了。”刘尊棋说。
“那是自然的！”张学良点了点头。
到张学良身边工作后，北平特科交给潘武阳的任务，一是争取张学良反蒋抗日，二是获取重要军事情报。
1934年1月下旬，蒋介石镇压了与他决裂的国民革命军第19路军后，重新又集结兵力对中央苏区展开进攻。
国共第五次“围剿”与反“围剿”开始进入决战的关键时期。
进入10月份，红军的反“围剿”战斗愈来愈惨烈。
为了彻底剿灭红军，蒋介石的军队向美、英、德、意等国大量借款购买武器，并聘请外国军事顾问和专家，帮助出谋划策。
同时，蒋介石调集重兵，用于直接进攻中央苏区的兵力达到50万人，蒋介石亲自坐镇南昌行营，直接指挥第五次“围剿”。
张学良被蒋介石任命为“剿总”副总司令。
第五次“围剿红军”的行动中，潘武阳将“接触”到的“剿总”军事机密，源源不断地传递给北平特科，北京特科又及时电告中共中央，或者设法通过秘密交通线传到苏区。
所以，在第五次反“围剿”初期，红军经常不失时机摆脱危险境地，转败为胜，潘武阳的情报起了很大的作用。
但由于中共临时中央，继续推行左倾军事冒险主义，提出“御敌于国门之外”的错误方针，致使红军连续作战近两个月，未能御敌于苏区之外，以至反“围剿”后期完全陷入被动地位。
中央苏区红军的第五次反围剿最终失败，被迫踏上了慢慢的长征路。
身在敌营中的潘武阳，每天看到和听到长征中的中央红军失利的消息，内心焦急万分，他一方面紧张地关注战事，一方面加紧搜集机密军事情报。
潘武阳希望