1931年6月，上海发生了震惊中外的“牛兰博士事件”。在处理“牛兰事件”中，中央特科任命潘汉年担任我中共中央的联络员，苏联方面具体负责人是红色情报员理查德·佐尔格，加之宋庆龄等人的协力，几方密切合作，为营救牛兰夫妇作出了杰出贡献。
牛兰事件回放
牛兰，本名雅各布·马特耶维奇·鲁德尼克，出生于乌克兰，是共产国际联络部在上海的秘密交通负责人，负责转送各种文件和经费等。他的夫人名叫汪德利曾，出生于圣彼得堡，精通法、德、英、意大利语。牛兰1930年3月从莫斯科经中国的哈尔滨、大连抵达上海，担任共产国际远东局秘书，他实际上是这个秘密机构的主要负责人。他在上海还有一个公开职务，就是泛太平洋产业同盟上海办事处秘书。所谓泛太平洋产业同盟，实际上是国际红色工会远东分会。牛兰手下有9名工作人员，夫人汪德利曾是他最主要的助手，夫妇二人一直在谍海闯荡，特工经验异常丰富，他们持有比利时、瑞士等国护照，使用若干假姓名，登记了8个信箱，7个电话报号，租用了10处住所。1931年，牛兰和夫人、儿子一起在上海被捕。
现已查明，牛兰一家被捕也是叛徒顾顺章出卖的。顾顺章叛变后，他便以其当时掌握的许多党的重大机密为投敌资本，向蒋介石邀功，其中就提供有牛兰夫妇在华活动的情况，但顾只知道远东局主任名叫牛兰（叫他“老毛子”），不知道地址。1931年6月1日，新加坡警察当局逮捕了一名和马来亚共产党有联系的法共成员杜克洛克斯，发现其密件中有一个电报地址和上海邮政信箱号码 “邮政信箱205号，海伦诺尔”。上海英租界巡捕房据此线索，对205信箱进行监视，查明信箱租借者是牛兰，又发现他用不同假名租用的8个信箱，还侦查到牛兰住北四川路（现四川北路）235号，而在南京路96号C字50号房间还有一个秘密活动点。
当年6月15日，泛太平洋产业同盟上海办事处秘书牛兰和夫人汪德利曾及其三岁幼儿在北四川路235号寓所先后被捕，搜走文件600多件。英租界西捕又搜查了汪得利曾两个密点——愚园路宏业花园74号和赫德路66号。牛兰夫妇于1931年6月17日被引渡到南京政府，由中统局看管审理，囚于南京警备司令部监狱。这一消息传出后，上海各界著名人士立刻行动起来，开展营救行动。
中央密令潘汉年负责营救
1931年顾顺章叛变，使中央特科的工作危机重重。周恩来下令将中央的秘密机关和中央领导人全部转移，中央特科相关人员也必须转移，中央特科面临着重新组建。可是让谁来接替即将撤离的陈赓呢？这时周恩来想到了一个人，他就是潘汉年。
潘汉年，1906年1月12日生于江苏省宜兴县陆平村。1925年初春，潘汉年走出宜兴，闯进上海滩，开始接受革命的洗礼。同年秋，经阮仲一、王弼介绍，潘汉年秘密参加中国共产党，随后在党的领导下从事文化统一战线工作。
1930年5月，党中央决定组织“左翼文化同盟”（简称“文总”），以统一领导“左联” “社联” “剧联” “美联”等革命团体开展革命斗争。同年8月26日，由“左联”发起召开革命文化团体参加的代表大会，会议决定成立“中国无产阶级革命文化运动总同盟”（简称“文总”），潘汉年以中央“文委”身份兼任“文总”党组书记。
周恩来找到潘汉年，神情严肃地说：“中央特科原负责人顾顺章在武汉叛变了，我党面临着极大的危险，为避免损失，必须立刻改组中央特科，由陈云同志、赵容（康生）同志和你负责。你同时兼任情报科长，赵容兼任行动队长，立即开始工作。”听到周恩来不容置疑的决定，潘汉年意识到这一任务非同一般，他郑重地回答道：“一切听从党组织安排！”
1931年6月22日，党内再次发生危机，这就是当时任中共中央总书记的向忠发因擅自在外面过夜而被捕，供出周恩来在小沙渡路的住处。周恩来虽及时撤离，但在上海已很难存身。不久，中央决定周恩来停止工作，等候转移到中央苏区。中央特科的重担完全压在陈云肩上。1981年，陈云在接见“特科工作者座谈会”代表时说：“1931年顾顺章叛变以后，我是特科主任，康生叫‘老板’，潘汉年叫‘小开’，我叫‘先生’。一直到1932年我去搞工会工作，康生接任。康生后来走了，就是潘汉年负责。”
潘汉年首先抓了重新建立情报网的工作。他绞尽脑汁，精心运筹，说服、收买国民党上海市党部吴汉棋为我服务。吴汉棋早年曾参加北伐，因为工作关系，潘汉年和他相识，而且还和潘汉年的秘书很熟。大革命失败后，吴汉棋投靠到上海市社会局吴醒亚门下效力，充当情报人员。潘汉年的秘书欧阳新主动与吴汉棋接触。在潘汉年指导下，欧阳新经过一番周折，使吴汉棋成为自己无话不说的“朋友”。并在较短的时间内，在公共租界巡捕房和警备司令部安插了自己的情报耳目。
设法打入国民党淞沪司令部。国民党上海市准备接待欧洲某国的一位王子，亟须会讲法语的人充当翻译。潘汉年就要鲍文蔚（他俩在宜兴早就相识），利用此机会打进去任法文秘书（翻译）。鲍文蔚的上司徐某之弟也会法语，但不精通。此人也认识社会局局长吴醒亚的下属吴汉棋。这样，潘汉年就让欧阳新抓紧工作，以便从吴汉棋处搭桥认识徐某的弟弟，进而用经济手段收买徐弟为我们做事，也让他为鲍文蔚出一把力。同时进一步进攻吴汉棋，猎取社会局以及其他方面更多的情报。
经过一番活动，鲍文蔚担任了法文秘书，此后他利用职务之便把警备司令部的密码分批强记后写出交给潘汉年。一次特科镇压一个叛徒，潘汉年托鲍文蔚在这个叛徒住的旅馆房间对面租了房间，供特科人员隐蔽在内，以避开敌人注意。隔日，红队人员突然冲进叛徒住的房间，将其秘密处决。
潘汉年自1931年4月奉调中央特科，到1933年5月14日，潘梓年、丁玲被捕后离沪去中央苏区。他在中央保卫情报机关只有两年多时间，但是做了大量有风险的工作，在营救牛兰夫妇中，利用自己的情报关系做了不少秘密工作。潘汉年在中央特科的作用，正如1981年冬陈云在特科史料会议上所说，“‘一·二八’后，就由潘汉年具体负责特科” “应该说，潘汉年是一个很重要的角色，不是一般的，实际上是他领导” 。
牛兰事件发生后，中共中央决定由潘汉年负责参与营救牛兰夫妇工作。
多方行动 不计代价
营救牛兰夫妇的计划是中共中央命令情报保卫部门中央特科和苏联红军总参情报部上海站共同制定的。中共中央的联络员是潘汉年，苏方具体负责人是理查德·佐尔格，他们两人密切配合。营救活动分公开和秘密两种方式进行。
7月10日，中央特科负责人潘汉年在上海汉口路老半斋菜馆以请客为名邀集上海文化界知名人士柳亚子、田汉、郑振铎、郁达夫等，商讨动员与组织文化界知名人士联名致电南京政府营救牛兰夫妇。结果，由柳亚子、鲁迅、陈望道、郁达夫、茅盾、丁玲等36名著名文化人士联合签名，致电南京国民政府行政院长汪精卫、司法院长居正、司法行政部长罗文干，要求立即释放牛兰夫妇。
为了营救牛兰夫妇，共产国际决定动用苏联红军情报部门的远东情报组织佐尔格小组，查明牛兰夫妇的关押地，为公开营救行动提供确凿证据。应该指出的是，使用战略情报组织，营救被捕人员，说明共产国际下了巨大的决心。因为这样做，显然冒着该情报组织暴露的风险。当时，佐尔格上海小组通过艰苦努力，刚刚在中国各地建立起了一个战略情报网络，一旦暴露，损失无法估计。即使如此，红军情报部、佐尔格本人都没有任何犹豫，因为营救牛兰夫妇当时是头等大事。
佐尔格决定让小组成员刘进中负责查找牛兰夫妇下落。刘进中接受任务后，冒着极大的风险，通过中央特科的关系让刘逸樵的手下与负责看管牛兰夫妇的中统负责人之一张冲取得联系。佐尔格接着指示刘进中，设法通过张冲拿到牛兰的亲笔纸条，证明他确实在南京。有了这个确凿的证据共产国际才能进一步开展行动。
刘进中又与张冲联系，两天后答复：“手迹可以送出，代价是2万美金。”2万美元，这在当时是笔巨款。佐尔格拿不出，中央特科潘汉年也拿不出。当时共产国际给中共党的经费每年才2.5万美元。连刘进中也反对送给张冲如此巨款。但是佐尔格坚决同意，并立即向莫斯科总部报告，要求火速送来2万美元，作为营救牛兰夫妇特别经费。莫斯科总部毫不犹豫地答应了佐尔格的要求。红军总参谋部派遣哈尔滨秘密联络站的负责人、德国共产党员赫尔曼·西伯勒尔运送这笔巨款。这时，在哈尔滨的另外一个苏军情报员、德国共产党员奥托·布劳恩也要求一同前往上海，奥托·布劳恩就是后来进入江西苏区的李德。
2万美元一到，佐尔格通过刘进中告诉张冲：“先交货，后付款。”很快，一张三寸长、一寸宽的小纸条交给了刘进中，上边写了两行俄文。过了两天，佐尔格给刘进中一个小包，并对他说：“货是真的。这是货款，速付对方。”有了这张纸条，国际营救组织了更为声势浩大的行动。佐尔格将这张纸条连同写好的文章，在宁、沪、杭等各大报纸全部公开。这样南京国民政府不得不公开审理牛兰夫妇案。
与此同时，国际进步组织与进步人士也积极采取行动，他们分别致电宋庆龄，把营救牛兰夫妇的希望寄托在刚从海外归国的宋庆龄身上。
宋庆龄是为母亲奔丧于1931年7月末离开德国，8月18日抵达上海的。8月18日，美国著名作家德莱塞等32人联名致电宋庆龄，恳请对牛兰夫妇“予以援助，免除不良待遇及求得释放”。劳动妇女领袖、国际救援组织“红色救济会”主席蔡特金以个人名义致电宋庆龄，希望她设法营救牛兰夫妇。此外，法国著名作家罗曼·罗兰、苏联著名作家高尔基、美国哲学家杜威等人，也有类似来电。
宋庆龄不负众望，全力以赴投入到营救牛兰夫妇运动中，并成为这场运动当之无愧的领导人。1931年8月20日，宋庆龄和爱因斯坦、蔡特金、高尔基、史沫特莱等国际知名人士发起成立设在欧洲的“国际营救牛兰委员会”，使营救牛兰的行动演变成一次世界性的运动。宋庆龄以个人名义发表声明，向南京国民政府提出抗议，要求释放牛兰夫妇。接着，宋庆龄通过著名经济学家陈翰笙，与牛兰夫妇的律师取得联系，协商为牛兰夫妇进行法庭辩护及营救方法；她又指派美籍进步人士马海德，以医生名义去南京监狱为牛兰夫妇治病，并设法将牛兰夫妇的儿子吉米送往苏联。
宋庆龄营救牛兰夫妇最重要的一次行动，也是任何人无法替代她的行动，是她亲自出面同蒋介石本人谈判：南京政府释放牛兰夫妇，苏联当局遣送蒋经国回国。当年前往苏联留学的蒋经国，这时已是苏联手中的人质了。显然，只有苏联高层才能作出这种交换高级人质的决定,才能派出宋庆龄这样的高级代表。不过，蒋介石也担心拒绝宋庆龄的条件会导致苏方加害蒋经国。因此，蒋介石私下也积极进行与苏联恢复邦交的谈判，争取通过外交途径让蒋经国尽早回国。
死里逃生 终返莫斯科
外国名流的抗议活动，佐尔格、潘汉年的秘密计划，宋庆龄的南京之行等使蒋介石南京国民政府对牛兰夫妇案有了动摇。这时，在佐尔格、潘汉年的鼓动下，宋庆龄又采取了一项新的行动。
1932年7月12日，宋庆龄组织了“牛兰夫妇救援委员会”，并亲自担任委员会主席。同一天，在华的美国著名记者史沫特莱（共产国际秘密党员）邀请宋庆龄、杨杏佛、鲁迅、蔡元培、斯诺、伊赛克（伊罗生）等32人组成牛兰夫妇上海营救委员会，史沫特莱任秘书，设办事处于北四川路216号302室，与国际援救牛兰委员会合作，“要求将牛兰案移沪审理，或无条件释放牛兰夫妇” 。
其时，蒋介石正在争取帝国主义的经济、武器支持反共内战，加之他的亲儿蒋经国还被扣在苏联，国际舆论抗议自然于蒋不利，于是不得不先把牛兰夫妇的幼儿放出，并将牛兰交法庭公开审理。但中统间谍人员仍打算用假证件判牛兰死刑，此事系张冲、顾建中密商经陈立夫同意，在法庭上出示了顾顺章在武汉的手写口供，说顾的暗杀活动皆牛兰主使（顾与牛兰未见过面，故无法对质），律师质问：如此重大证据何以无武汉警司之关防？引起幕后监听之张冲、顾建中相顾失色。法官则说：“这种特务工作毋须繁琐手续。”引起法庭众多听者哄堂大笑……
1932年8月19日，南京国民政府当局因内部分歧,加之世界舆论的谴责下，以扰乱治安触犯“危害民国紧急治罪法”为罪名，判处牛兰夫妇死刑，援引大赦条例，改判为无期徒刑。
1937年8月27日，日本侵略军炮轰南京时，牛兰夫妇在特科成员的协助下趁乱逃出监狱，来到上海躲藏起来，因为按情报员的纪律是不能寻找苏联驻华机构帮助的。此后近两年时间里，他们通过宋庆龄的资助和关照坚持了下来。1938年底，牛兰将一封求救信辗转送到共产国际总书记季米特洛夫手中，牛兰夫妇才得以返回莫斯科。