但是遭到了蒋介石集团的残酷镇压，福建事变被摆平，19路军也因此被撤销。周镐只得另寻出路，在返回上海的途中，被国民党特务以通共嫌疑的罪名逮捕。

但是让周镐没有想到的是，相关的负责长官与他是旧相识，两人曾经十分要好。这位旧识不断地劝说他，希望他能够加入军统，必须为党国效力。

这位旧识告诉周镐，19路军哗变的事情牵扯不到他身上，只要他愿意加入军统，以前所有的事情就可以抹平不计，而且承诺给他的待遇十分优渥。考虑到自己艰难的处境，周镐同意了这位旧时的要求。1935年，他成为了军统武汉站的站员。

在任职期间，因为同事的激烈言论，他受到牵连被逮捕。但是幸运的是，在被关押期间他认识到了军统领导人戴笠的生死之交周伟龙。在周伟龙的力保之下，他被释放。也由此开启了他的高升之路。

在1936年~1941年期间，他被戴笠多次安排在重要职位之上，比如谍报队少校校长、广东省督察等等要职。在军统内部，逐渐被重用。七年时间，他从少尉升到了少将。

1943年，周镐接到了秘密任务潜伏南京。他潜伏在南京的目的在于，保持同汪伪政府高官周佛海的联系。

周佛海为了周镐争取到了汪伪政府军事处科长的职位，同时还给了他少将的军衔。在汪伪政府期间，周镐掌握了汪伪政府的军事运输通道。他积极结交汪伪政府的高层官员，并且摸清了汪伪政府的军事部署，将这些消息全部传回了军统总部。

1943年底，戴笠任命周镐成为了军统南京站的站长。上一任军统的南京站长叛变日本人，导致了军统在南京的势力灰飞烟灭。现有的军统人手，都是周镐到来之后，调遣和发展起来的。

在他的努力之下，南京站成为了军统在沦陷地区，少有的几个大站，汪伪政府的情报从南京不断传回去。他也越来越受到戴笠的重视。

潜伏期间，他认识到了同样潜伏的中国共产党员徐楚光。他们相互清楚对方的身份，但却依然相交。