38年任武汉戍卫总司令，张振国被借调到他的单位，负责军事情报收集。武汉会战后，国民政府部队后撤，汪精卫政权接管湖北。张振国受命留在武汉，组织地下情报网。张振国与湖北省绥靖公署主任叶蓬之间，有良好交情，他利用这个身份来打探日军情报，并送到陈诚身边。太平洋战争期间，陈诚出任中国远征军总司令部长官，张振国担任远征军总司令部调查部主任，负责调度盟军在东南亚的情报工作。1942年，发生章亚若案，蒋经国的情妇章亚若在住处遭毒杀。张振国负责侦办此案，逮捕下毒者黄中美，并将他处决。1945年，霍揆彰任云南省警备总司