1936年12月12日，西安事变爆发，在各界舆论压力下，蒋介石被迫答应合作抗日，张学良为保护蒋介石安全，亲自护送蒋介石回南京，结果却被扣押问罪。

张学良被扣押，导致东北军一下子群龙无首，在蒋介石的分化瓦解下，东北军内部爆发矛盾，很快分崩离析，李时雨被裁减出东北军。

在这样的情况下，党组织安排李时雨到已被日本占领的天津从事潜伏工作，当时日伪政权刚刚成立，急需一些汉奸为自己服务，经党组织同意，在朋友的介绍下，李时雨出任天津高等法院的官员。

由于较早的“落水”，再加上李时雨是北京法政大学法学院的高材生，因此李时雨很受日伪当局的重视，还特意给他搞了一张拥有诸多特权的通行证，让他可以便捷地往返北京和天津，他便利用这张通行证传递情报。

有一次，党组织在天津购置了一些电台机件，装到了两个箱子里，让李时雨交给河北一个地下转运站，李时雨凌晨乘坐三轮车带着箱子上路了，但是想出天津，必须要经过一个桥。

让李时雨没有想到的是，日军不准三轮车过桥，李时雨只好和过桥的老百姓一块步行过去，谁知到了桥的另一边，日军还要开箱检查，李时雨立刻掏出通行证，日军知道这是一个“重要人物”，立刻放行，这样李时雨把电台机件送到指定地点。

这批秘密电台在抗战中发挥了重要的联络作用，李时雨冒险完成转运任务，为抗战做出了巨大的贡献，他也因此受到上级的嘉奖。

除了要传递情报转运物资外，李时雨也经常利用自己的身份营救被关押的共产党员。