侦听敌方情报的任务，受到中共中央的关注。在中革军委二局，戴镜元历任中革军委二局党支部书记、研究员、参谋、股长。民国二十五年（1936年）2月，依照中共中央决定，戴镜元随同李克农（中共代表团团长）、钱之光到洛川和东北军张学良、王以哲会谈。同年4月，随周恩来、李克农在延安和张学良再度会谈，仍然负责机要工作。这两次会谈为日后第二次国共合作的实现、抗日民族统一战线的建立奠定了基础。
抗日战争.抗日战争时期，戴镜元历任中央军委二局副科长、科长、处长、系主任、第一副局长、代局长，二局党总支