很快，张作霖军遭到国民革命军重创。北伐军逼近北京，张作霖仓皇逃窜到东北等消息传到了日本陆军参谋总部，引起军界的一片恐慌。日本首相田中义一紧急授意关东军稽查处采取果断对策，命令他们“如果战乱波及到满洲，为了维持治安，有必要采取适当的措施”。关东军稽查处根据川岛芳子提供的奉军调动情况以及张作霖近期召开的几次秘密军事会议的内容，断定张的后撤对关东军在满洲的利益存在致命的威胁，必须阻止“北伐的任何可能性”。于是，稽查处命令川岛芳子尽快弄清张作霖返辽的具体路线和日程安排，准备实施“ 秘密任务”。
在接到上峰的指令后，川岛芳子只身来到奉天张作霖的私邸，要求与少帅张学良密谈。当时张学良又要处理后方事务，又要迎接父亲安全抵奉，正忙得不可开交，于是便派侍从贴身副官郑某与这位颇有艳闻的公主相见。见面过程中，川岛芳子施展自己与生俱来的魅力，使郑某对之垂涎不已。川岛芳子见有机可乘，便约定下次与郑某见面的时间、地点。经过短期然而频繁的接触，拜倒在川岛芳子石榴裙下的郑某，将自己了解到的绝密消息和盘托出，使川岛芳子顺利地知悉张作霖为掩人耳目、瞒天过海对外界公布自己将随军返辽实则先于军队乘坐慈禧花车回到奉天的具体事宜，并立即向总部做了汇报。虽然在收到川岛芳子的情报之前，日军已通过潜伏在张作霖身旁的日本特务先一步获得了这一消息，但关东军稽查处也因此对川岛芳子的谍报才能大加赞赏，称她为“东方的玛塔·哈丽”，其名声不胫而走。
1931年“九·一八”事变爆发前，东北掀起了排日运动。与日本人有着不共戴天之仇的东北保安部队总司令张学良也制定了旨在打击日本对华势力渗透的“盗卖国上惩罚令”，并支持青年学生营党结社，反对日本军国主义。面对中国人民的抗日风潮，日本军部建立了反动的满洲青年联盟，作为应付民间性反日活动的机构，网结了一批狂热的日本青年和卖国汉奸，企图挑起事端，为日本入侵东北制造借口。作为军部“骨干青年”的川岛芳子也被派往大连负责调度满洲青年的活动。在川岛芳子的影响下，这批人由原来的蛮干逐渐发展为有步骤地窃取中国方面的情报，并制造一些不大不小的摩擦，使关东军掌握了大量有关张学良所部的驻兵情况、武器装备等方面的重要情报，为“九·一八”事变的爆发作了大量的谍报组织工作。
此时，日本在沈阳的特务机关长土肥原贤二正密谋策划拥立清朝的废帝爱新觉罗·溥仪建立伪满洲国，并设法把他从天津静园弄到旅顺大和旅馆。但由于风声太紧，走得又太过匆忙，溥仪只能撇下皇后婉容，携同郑孝胥父子等人在关东军的护送下来到满洲。皇后婉容起先对皇帝的出走一无所知，后来当她知道溥仪已经离开天津后，闹得天翻地覆，一定要追赶前去，终于患了歇斯底里症。消息传到旅顺，溥仪内心愧疚不已，连夜派人恳求日方将皇后婉容接到满洲来。
