吴石被捕后，李克农心急如焚想方设法想要营救，可惜都未能如愿！

吴石在1950年3月1日晚上被国民党保密局逮捕，当时他正在台北寓所，特务冲进去搜查，找出了一些尚未销毁的军事情报和签发给朱枫的特别通行证。同一时间，他的妻子王碧奎、亲信聂曦上校和陈宝仓中将也一起被抓。吴石被关进台北的甲级看守所，那里24小时有特务监视，送东西进去都要层层检查。逮捕的起因是蔡孝乾在1月29日被捕后叛变，供出了朱枫的联系方式，后来朱枫在2月18日从舟山被抓回台湾，牵连出吴石。蔡孝乾是台湾工委书记，他的叛变直接导致台湾地下网络大面积暴露，很多人被抓。

逮捕后，国民党保密局二处处长叶翔之亲自负责审讯吴石。从3月5日到4月7日，吴石被频繁提审，保密局用了各种刑罚，包括鞭打、烙铁烫和冰水浇灌，导致他左眼失明，双腿肿胀站不起来。谷正文作为侦防组长也参与审讯，他甩出聂曦的遗书、陈宝仓的血衣和朱枫的口供来施压。吴石在审讯中只承认到台湾后通过朱枫提供了情报，否认在大陆期间的活动，这样做是为了保护上海和福州的地下组织。他没有交代更多联系人，也没有提到之前在香港会晤李克农的事。保密局甚至派人冒充地下党到狱中卧底，但吴石没上当，没泄露额外秘密。

消息传到大陆，北京情报部门在3月收到从香港转来的密电，只有“鹰落网”三个字，这是吴石的代号。李克农作为情报负责人，看到电文后就把负责台湾工作的核心人员叫到办公室，开会讨论情况。室内抽了很多烟，烟缸很快就满了。李克农强调吴石是老革命，对组织忠诚，不能不管。几个月前蔡孝乾叛变，已经供出很多潜伏人员，能联系上的联络员不到十人，都只能在暗处活动，传递消息风险很大。

李克农先通过香港的潜伏人员联系之前和吴石对接的同志，确认吴石的关押地点和处境。反馈回来的是吴石关在台北甲级看守所，审讯由谷正文负责，此人是毛人凤手下，视吴石为向蒋介石邀功的工具，不肯轻易放手。陈宝仓因为和吴石同乡又是陆军大学校友，往来密切，同日被捕，通过旧识斡旋的路子断了。谷正文在审讯陈宝仓时，用吊刑三次，导致陈右眼旧伤裂开，纱布都染红了。陈宝仓在口供中重复说“东海是我，别找吴石”，但谷正文剪下这句话，换成吴石的名字来逼供。吴石后来承认东海身份，以掩护组织。

李克农接下来想至少让吴石知道组织没忘他，提供些支撑。但台湾特务管控很严，街头到处是军警巡逻，看守所守卫密不透风。潜伏的联络员要么暴露要么躲藏，无法靠近看守所。有一次，一个联络员试着往看守所附近的报刊亭塞纸条，希望送报员帮忙带给吴石，但纸条刚放进去就被特务搜出，送报员被抓去盘问几天，联络员只好转移。香港人员尝试联系旧同志，送信要绕多道关卡，但多次失败。

李克农每天都问有没有新消息，得到的答复往往是联络不上或者特务查得更严。他考虑通过民间渠道传话，比如商人带东西，但商人过关时包裹被拆开检查，一次托人带布料内藏纸条，结果被发现，商人被抓，联络又中断。另一个尝试是用渔船从海上传信号，但海岸线布满哨所，船只被截停。舟山渠道也试过，但舟山已落国民党控制，朱枫被抓回后警惕加剧，小船接近时巡逻艇灯光扫来，只能掉头。

国民党对吴石案很重视，蒋介石亲自批示从严从快处理，军事法庭开庭很仓促，没给拖延机会。吴石在狱中和刘建修关在一起，刘建修是3月10日因邮电案被捕。吴石在那里吟诗，写下绝笔：“天意茫茫未可窥，遥遥世事更难知。平生殚力唯忠善，如此收场亦太悲。五十七年一梦中，声名志业总成空。凭将一掬丹心在，泉下差堪对我翁。”法庭上他拒绝认罪。

高等军事法庭判决吴石、朱枫、陈宝仓、聂曦死刑，其他八人判监禁，需要蒋介石批准。蒋鼎文、韩德勤、刘咏尧三人联名上书，说被告有悔悟，蒋介石发怒，贬三人，后来减为申诫。其他判刑的包括吴鹤予、方克华、江爱训、王济甫。

1950年6月10日下午4时30分，吴石和陈宝仓、朱枫、聂曦等人在台北马场町刑场被处决。吴石当时穿着军装，口袋里藏着铜屑和照片。枪声响起后，遗骨存放在台北外寺庙。吴石牺牲时56岁。他的被捕牵连多人，判死刑的四人，其他判刑。蔡孝乾的叛变是连锁暴露的主因，保密局渗透台工委，抓捕一千多名地下工作者。

李克农在6月初收到香港传来的消息，吴石在法庭拒绝认罪，写了那首诗。他后来拿出吴石1949年潜伏前写的信，里面说若有不测，此生为家国值了。两岸隔绝、潜伏网崩塌、特务统治严密，这些因素让营救没法实现。李克农的办公室那晚灯亮了很久，他对着吴石旧密电看了又看，轻声说吴石同志委屈了。

吴石之前提供的情报帮了大忙，比如1949年10月金门战役前，他获悉蒋军守岛增兵六万，设法联系张灏，但谷正文发现，张灏牺牲，情报没送出。1950年2月6日，蒋介石令空军轰炸上海，吴石的情报让解放军在崇明岛设伏，挫败偷袭。吴石还传递过台湾、金门、马祖的防守图和军官名单，通过朱枫路由香港。朱枫从1949年11月25日乘船到台湾，27日抵基隆，与蔡孝乾接头，后与吴石秘密会晤六次，陆续传回情报。

吴石在1947年4月加入中国共产党，但死亡时无党籍。1947年1月20日，国防部史料局成立，他任局长。1948年在香港茶馆与李克农会面，李克农递铜镇纸，刻“石”字，两人掰成两半，各留一半。1949年8月在上海愚园路何遂家与李克农会晤，吴石从棉袄夹层取出情报，包括照片。

吴石被捕后，大陆方面发动一切力量组织营救，但都没成功。吴石的妻子被关押9年，后来经各方努力才被营救出来，1980年离开台湾去美国。吴石在1973年10月被追认为革命烈士，聂曦也一同追认。朱枫、陈宝仓的贡献也被认可。

蔡孝乾在被捕后，保密局从他的笔记本查到吴石名字，起初怀疑，后来确认。蔡孝乾二次被捕是3月9日或20日，随即叛变。第一次被捕时没暴露身份，但第二次直接供出很多人。谷正文晚年还提吴石案，审讯细节成谜，但他承认审讯吴石是最困难的事。