Tháng 10/1931, Viên Thù gia nhập Đảng Cộng sản Trung Quốc và công tác tại ban đặc biệt. Mùa xuân năm 1932, thông qua mối quan hệ của người em họ là Giả Bá Đào, Viên Thù đã gặp được Cục trưởng Cục Xã hội thành phố Thượng Hải và người đứng đầu Trung Thống là Ngô Tỉnh Á, và vào làm trong Trung Thống.
Sau đó nhờ sự giới thiệu của Ngô Tỉnh Á, ông đã trở thành phóng viên của tờ Tiếng nói mới, và thường xuyên được tham dự các buổi họp báo do chính quyền Nam Kinh tổ chức. Trong thời gian này, ông đã làm quen được với Iwai – Phó lãnh sự quán Nhật tại Thượng Hải.
Khi đó, Trung – Nhật đang đàm phán về vấn đề thuế quan liên quan đến tỉ lệ trao đổi tiền tệ. Vấn đề này đã trở thành vấn đề “nóng” được giới báo chí săn đón. Do Viên Thù quan hệ với Iwai, nên thông tin ông có được rất nhanh và chính xác. Chính vì vậy Viên Thù bỗng nhiên trở thành người hùng trong giới báo chí.
Một thời gian sau Iwai hàng tháng trả cho ông 200 đồng gọi là “phí ngoại giao”. Từ đó ông nghiễm nhiên trở thành điệp viên cho Nhật. Đương nhiên, chuyện này đã được sự phê chuẩn của người chỉ huy bí mật trong Đảng Cộng sản Trung Quốc lúc đó. Không lâu sau, ông được Iwai sắp xếp cho ông tới Nhật.
Sau khi về nước, để tăng cường vỏ bọc cho mình và thuận tiện cho việc khai thác tình báo, tháng 4/1937 ông xin gia nhập Thanh Hồng Bang. Tháng 6/1937, Phan Hán Niên trở lại Thượng Hải đảm nhận chức vụ Chủ nhiệm văn phòng Bát lộ quân. Từ đó, dưới sự chỉ đạo của Phan Hán Niên, Viên Thù đã diễn xuất thành công trong cuộc chiến tình báo đầy ly kỳ của mình.
Sau khi cuộc chiến kháng Nhật bùng nổ, Đới Lạp – kẻ đứng đầu Quân Thống muốn tìm một người hiểu biết và có mối quan hệ tốt với Nhật Bản, có người đã gợi ý cho ông ta về một lưu học sinh tên là Viên Thù có mối quan hệ rất tốt với Iwai. Đới Lạp nghe thấy vậy rất vui mừng, liền tự mình đến tìm Viên Thù.
Đới Lạp giao cho Viên Thù hai nhiệm vụ: một là thu thập tình báo về quân Nhật; hai là phải kiên trì ở lại Thượng Hải cho dù tình hình biến đổi như thế nào.
Như vậy, Viên Thù lại có thêm một thân phận nữa: điệp viên của Quân Thống, cộng với 4 thân phận là người của Trung Thống, người của Thanh Hồng Bang, người của Nhật và thân phận bí mật thực sự – người của Đảng Cộng sản Trung Quốc, tổng cộng ông mang 5 thân phận khác nhau. Trong lịch sử tình báo Trung Quốc, ông là điệp viên hoạt động với nhiều thân phận nhất.
Viên Thù thông qua mọi mối quan hệ đã thu thập được một lượng lớn tin tình báo về quân Nhật. Đương nhiên những tin tình báo này được gửi đến Đảng Cộng sản Trung Quốc trước, sau đó mới gửi cho Quân Thống một cách có chọn lọc. Nguyên nhân vì thời gian này đang là thời kỳ hợp tác giữa Đảng Cộng sản và Quốc dân đảng, hai bên đều đấu tranh vì lợi ích chung của dân tộc Trung Hoa.
Năm 1937, trong thời gian kháng Nhật tại Thượng Hải, ông đã nhiều lần vào sinh ra tử, ông hóa trang thành sinh viên Nhật, vượt qua chiến tuyến thâm nhập vào trận địa của Nhật. Ông đã cung cấp một lượng lớn tin tình báo giúp quân đội Trung Quốc tránh được những tổn thất lớn.
Sau khi Thượng Hải rơi vào vòng cô lập, ông tiếp tục ở lại (về bề ngoài thì đây là lệnh của Đới Lạp, nhưng thực chất bên trong là lệnh của Phan Hán Niên).
Ông lấy danh nghĩa là thiếu tướng Quân Thống thành lập tổ hành động bí mật, chuyên trừng phạt những kẻ xâm lược và Hán gian, ông đã nhận được nhiều khen ngợi từ Cục Quân Thống. Trong đó lần hành động thành công nhất là tổ của ông đã phá hủy kho đạn của Hải quân Nhật tại Hồng Khẩu.
Năm 1937, sau khi chiếm được Thượng Hải, Iwai quay lại đây, thành lập “tổ điều tra đặc biệt” – Một cơ quan đặc vụ của Nhật Bản, Viên Thù cũng là một thành viên trong đó.
Theo chỉ thị của Phan Hán Niên, Viên Thù đã đề xuất với Iwai thành lập Bản bộ “Phong trào Hưng Á kiến quốc”. Bản bộ này được thành lập vào tháng 11/1939 tại bản doanh của ông ta. Vì Diên An – nơi đặt Tổng bộ Đảng Cộng sản Trung Quốc ở quá xa Thượng Hải nên đang rất cần tin tức về động thái của quân Nhật và những thay đổi trong quan hệ của Tưởng với Nhật… Khi đó, Viên Thù đã đưa một lượng lớn tin tình báo thu được ở Thượng Hải chuyển về Diên An.-PageBreak-
Đầu năm 1942, do Sở Ngoại vụ Nhật sắp xếp, Viên Thù đại diện cho “Phong trào Hưng A kiến quốc” tới thăm Nhật Bản. Kẻ đứng đầu Sở Ngoại vụ Nhật lúc đó là Kichisaburo, tiết lộ với ông rằng, chính sách trước mắt của Nhật là chuẩn bị dụ Tưởng Giới Thạch đầu hàng, sau đó xây dựng một khu vực Đại Đông Á thịnh vượng, lấy Nhật Bản làm trung tâm và quân đội Nhật đã sắp xếp cho việc tiến vào Nam Kinh.
Sau khi phân tích chính xác của thông tin này, Viên Thù báo cho lãnh đạo của mình. Phan Hán Niên lập tức báo tin này về Diên An.
Sau khi Chiến tranh thế giới thứ 2 bùng nổ, Liên Xô luôn lo lắng sẽ bị đánh úp sau lưng. Nhưng có được tin này, họ đã yên tâm điều quân từ chiến trường Viễn Đông sang mặt trận châu Âu.
Từ năm 1937 cho tới khi kháng chiến thắng lợi, với tài trí và sự diễn xuất tuyệt vời Viên Thù không hề để xảy ra bất cứ một sai lầm nào. Sau này, Viên Thù còn đảm nhận một loạt chức vụ quan trọng khác trong Quốc dân đảng.
Đầu năm 1945, Viên Thù từ chức Trưởng ban giáo dục mà chỉ giữ lại chức nghị sĩ Thượng Hải. Sau khi kháng chiến thắng lợi, Viên Thù được phong hàm trung tướng.
Tới đầu năm 1946, Quốc dân đảng rất tức giận khi biết Viên Thù đã ra vùng giải phóng. Chúng gọi ông là “Hán gian của Đảng Cộng sản” và phát lệnh truy nã. Sau hiệp định mùng 10/10 được ký kết, Viên Thù cùng quân đội Trung Quốc rút về phía bắc.
Năm 1949, Viên Thù về Bắc Kinh và chuyển sang làm công tác tình báo, chuyên phụ trách công việc nghiên cứu về động hướng của Nhật và Mỹ. Ngày 26/11/1987, ông qua đời ở tuổi 76
