1933年，22歲的沈之岳進入上海復旦大學就讀。受共產黨同學耳濡目染，沈之岳也讀了不少共產主義書籍，開始積極參與支持工人運動。這種進步學生的姿態，加上復旦大學學生的優異背景，使他漸漸取得共產黨組織的好感。經由共產黨友人的引薦，沈之岳進入浦東煤炭公司當工人，憑借突出的領導能力，為組織吸引了許多優秀工人。之后，作為罷工運動的帶頭者，沈之岳被國民黨當局拘捕下獄。
斯時沈之岳雖然同情工人境遇，與左派青年接近，但并未加入共產黨。戴笠見這位小同鄉聰慧敏銳，少年老成，頗生好感。幾經攀談，沈之岳終被戴笠說服，并加入國民黨地下工作者行列，接受戴笠單線秘密領導，戴笠指示沈之岳加入中共組織，潛伏其間。
經戴笠吸收之后，沈之岳旋即被釋放，他聽從戴笠指令，不僅繼續積極參與工人運動，更為了解中共組織情報，正式加入共產黨，擔任共產黨在上海地區的情報交通（即傳遞情報）任務。
潛伏在毛澤東身邊
1937年春天，西安事變結束后不久，盡管國共達成第二次合作之協議，國民黨當局對中共顧忌猶深，認定中共仍是心腹大敵，而隱蔽戰線仍為決定雙方勝負之主戰場。戴笠長期觀察沈之岳，認為他成熟穩重，心細如發，足以承擔重任，命他深入延安，潛伏到共產黨組織的心臟搜集情報。
沈之岳以其在上海從事多年工運的輝煌成績，還坐過國民黨黑牢，加上又有復旦大學肄業的學歷，自修馬列主義書刊、《共產主義ABC》，堪稱標準進步青年。因此在他向組織申請進入延安，希望能到革命圣地“抗日軍政大學”（原名紅軍大學）學習的申請很快得到批準。
到了延安，沈之岳進入抗日軍政大學第二期就讀，他精明干練，成績優異，深為學校干部欣賞。延安當局心里有數，來自祖國大江南北的進步青年里邊，肯定混雜了不少國民黨特務。除了嚴密甄別考察，教員常以突襲手法，想從抗大學生中揪出特務。某日，某教員正在課堂上對學生講課，冷不防舉起手來，指著后排同學吼叫：“你看，你看。那個國民黨派來的特務！”膽小的同學立刻嚇得臉色大變。派在學生群中的工作人員便把面露驚恐的人的名字記下來。而在這類情況下，沈之岳從來都是面不改色，鎮定自若。
沈之岳利用抗大同學關系，與共產黨中央要員建立了不錯的交情，趁機也介紹了不少同志進入中共各個訓練機構受訓，一面搜集中共中央機密情報。由于在抗大表現優異，沈之岳畢業后被毛澤東拔擢為秘書人員之一，遂開始默默開展他的潛伏工作。抗戰爆發后，中共中央發布的若干重要文件以及沈之岳獲悉的重要情報，都被秘密傳遞到重慶。
“一事二主，兩邊無傷”
回顧沈之岳從1933年被戴笠說服成為國民黨地下工作者、打入中共駐上海組織，到1941年冬天回到重慶，深入中共組織及中央核心歷時9年。
曾與沈之岳有共事經驗的張愛萍，對沈之岳有過如下評述：“沈之岳9年共產黨員資歷當中，7年是模范黨員。他個性跟周總理很像，內斂、溫柔而含蓄。”
1994年2月，沈之岳病逝臺北，臺北《中央日報》刊載的追悼文章稱：“傳出中共前國防部長張愛萍，對沈之岳先生的評語是‘智勇雙全，治國有方，一事二主，兩邊無傷’……”正是這“一事二主，兩邊無傷”，給外界留下無盡的猜想空間。但即使是再怎么靠近沈的人都不可能從沈嘴里聽到半句解釋。
1949年3月解放軍開始渡江，大批國民黨軍撤往舟山，這時，沈之岳的新職為保密局“蘇浙情報站”站長。他做夢都沒有想到，在舟山站的這一年的任職過程，是畢生政治生命的又一轉折點。
1950年3月，保密局破獲了中共臺灣省工作委員會書記蔡孝干共諜案。蔡供出中共華東局指派的地下黨女黨員朱諶之。朱攜帶包括臺灣戰區戰略防御圖在內的重要軍事情報跑往舟山后，準備俟機搭船，前往上海。