1937年7月，岩井英一邀请袁殊到日本旅游。王子春认为这是一个了解日本的好机会，袁殊还很有可能结识到其他的日本高官，便同意袁殊前往日本。但是，袁殊从日本回国后却与王子春失联了。袁殊只好拜托夏衍帮他接上关系。夏衍当时是中共中央文委电影组组长。
夏衍在自传体回忆录《懒寻旧梦录》中谈道：“我知道袁殊在参与特科的工作，他突然让我帮他递给特科上级一封信，我和特科也没有什么关系，我只好把信交给了蔡叔厚。”
蔡叔厚在接到信后，就把袁殊的工作关系转到共产国际远东情报局，后来袁殊也是执行的共产国际的任务。袁殊在这种情况下又多了一层身份。就是这层身份让他陷入危险。
袁殊在报纸上得知“怪西人案”，原本没有想到会牵扯到自己。有一位老朋友提醒袁殊：暂时拒绝和旧人的来往，做好远离上海的准备。袁殊经过多方打听，了解到淞沪警备司令部侦查大队的大队长翁光辉正在办理此案。
没想到上海区区长王新衡却找上门来，他直截了当地说：“翁光辉队长想请你过去了解些情况，这对你也有帮助。”
袁殊明白即使自己不主动去，也是逃不了的。袁殊心惊胆战地见到了翁光辉。翁光辉还是很客气地和袁殊握了手，说道：“你来很好！”没想到袁殊刚坐下，就来了两个士兵站在门口。翁光辉的表情瞬间变了，严肃地问道：“你和那个外国人有什么关系？”袁殊立即答道：“我没见过他。”
翁光辉质问道：“那为什么那个西洋人的本子上有你的信息？”翁光辉朝门口的士兵挥了挥手，两人就把一个满身伤痕的人架了进来。这个人指着袁殊喊道：“就是他！”
这个指认袁殊的人就是他的交通员，所以袁殊的身份至此暴露。
虽然袁殊不承认，但是他的交通员已经全盘托出，他再隐瞒也没有什么意义了。袁殊在自白书上写道：“我不认识怪西人，过去也不认识陆海防，但从事过共产党的秘密情报工作，现在中日两国的问题是抗日问题，希望蒋先生领导全国人民抗日。”由于袁殊的多重身份，也获得了多方的营救。最终入狱8个多月就被释放。
“党内身份”动摇，再到日本1935年5月，袁殊出狱。可是袁殊现在不知道该何去何从，他曾在这一时期写道：今朝有幸有归途，愧望长江水向流。落拓乡关老病死。朝晖重上劫余楼。有人建议袁殊去投奔陈立农，但是袁殊非但没有去，还辗转找到了我党人员。
但是当时组织对袁殊仍然处于怀疑阶段，并没有立即安排工作。袁殊知道自己现在处境尴尬，就主动要求先去日本留学。
组织回复：同意你去日本留学，但是国内局势发生重大变化时必须马上回来。袁殊在这一次留学期间，有意识地为我党收集情报。东京百货大楼出售大政年间的日本军事地图，但是不卖给中国人。
袁殊穿上日本学生的制服，操着一口流利的日语，顺利买到了军事地图。在经过回国的海关时，袁殊把地图分散夹在书本里，塞在雨伞里，有惊无险地带回国，交给了组织。
