1937年卢沟桥事变爆发，池步洲回国投奔国民政府。不料抵南京后，才发现国民党政府各机关已撤退殆尽，同学也已他去。所幸当时有华侨招待所，对留日学生归国抗日者，免费供应食宿，一家五口才得以栖身。后来经身份是陕西省政府社会处处长的留日同学陈固亭引荐，怀着满腔爱国热情的池步洲进入国民党中央调查统计局总务组机密二股，侦收日寇密电码，以便进行研译。从此，来自闽清偏远山村的贫穷青年池步洲，开始了他传奇般的特工生涯，成为后来令日寇东京大本营闻风丧胆的密电码破译专家。
池步洲曾参加破译“珍珠港事件”日军的密码，后报告给国民党政府，未被采纳；1943年4月18日，美国空军出动16架战斗机，根据情报，将日本海军大将山本五十六及其座机，歼灭于太平洋上空，震惊世界。 鲜为人知的是，这份情报就是池步洲通过破译日本密电码得到的。
由于情报工作的特殊性，美国和国民党政府都未公开池步洲在抗战中的贡献。抗战结束后，池步洲反对内战，不愿继续从事密电码研译工作，转到上海中央合作金库上海分库从事金融工作。上海解放前夕，他自问一生清白，拒绝撤退台湾。后来，他陪伴妻子回到日本安度晚年。2003年2月4日，池步洲在日本神户逝世，享年96岁，他的骨灰被带回中国。《蒋介石的绝密王牌——池步洲传奇》一书记载了他传奇的一生。
2003年抗日战争胜利58周年之际，闽清县在台山公园为这位抗日功臣、破译密电专家立碑纪念。
