因身份暴露，被调回上海，任中共上海中央执行局军委委员，接替潘汉年代理中央特科情报科工作。1934年，任中共上海临时中央局军委代理书记，从事中共地下工作。同年12月，因为中央特科行动队被侦破导致大量队员被捕，王世英开始负责行动队，并成功营救中央特科负责人武胡景。1935年，在他领导下，特科成功转移近500名滞留在上海的中共地下党员。1936年4月，到天津成立华北联络局，任副局长，后升任局长。曾同杨虎城部秘谈协商，达成中国工农红军同十七路军共同抗日协议。
抗日战争.1938年10月，返