北洋军阀政府交通部接到京汉铁路局密函后，立即通知京师警察厅严密查究。

　　5月20日下午，李大钊通知张国焘：“据可靠消息，北京军警准备进行全城搜捕，你赶紧到办公室和住所把文件收拾妥当，然后躲起来。”

　　张国焘处理完文件，回到腊库十六号杏坛学社内的住宅，已是深夜11点。他心存侥幸，认为这么晚了，警察不会找上门来，于是安然入睡。

　　京师警察厅21日凌晨动手搜捕。侦缉队按图索骥，先到铁匠营21号全国铁路总工会机关搜查，逮捕了全国铁路总工会干事彭子均、李凤林，然后转往杏坛学社，将正在睡梦中的张国焘和杨子烈抓获，当场搜出中国共产党第三次全国代表大会文件及信函多件。

　　在侦缉处，张国焘遭到野蛮的审讯。先是双脚被套上一副九斤重的铁镣，双腿跪在一堆布满倒刺的铁链子上面。接着是杠压、鞭打。他受审的情况，5月28日的上海《申报》曾有报道：“张等被捕后，即拘于鹞儿胡同侦缉队中。现据侦缉队中传出的消息，连日对张等严讯，惟未得口供。故自前日起，侦缉队已开始拷讯，且每日拷打三四次之多。”

　　侦缉队审讯了3天，没撬开张国焘的嘴巴，遂于5月25日将张国焘移送京师警察厅继续审讯。

　　在警察厅，审讯人员问：“报上你的姓名、年龄、籍贯、职业。”

　　张国焘说：“我叫张国焘，江西萍乡人，今年28岁，文书职业。”

　　审讯人员又问：“张特立是不是你的别名。”

　　“不是。我没有别名，只有一个小名，叫天师。”张国焘支吾搪塞。