中日雙方特工在淪陷區直面搏殺的同時，中國大後方的密電破譯戰也悄無聲息地展開了。在重慶，早年留學日本的譯電員池步洲，年僅30歲，經驗尚無，但是他發現收到的日軍密電基本是英文字母、數字、日文的混合體，這成為他破譯日軍密碼的起點。
“在翻閲英文日密過程中，只見英文字母一個接一個地連綴在一起……”他很快找到門道，“首先，我斷定它只能以兩個字母為一組來代表日語的一個字母或一個漢字，或一組漢字。其次，就按我這個思路把每一份日密從首到尾劃為雙字組，然後再進行觀察，看一看能否從中找出什麼名堂來。”
“這是一個十分瑣碎而又枯燥乏味的繁重工作。但功夫不負有心人，這話不差。一天晚上，我對若干份英文日密進行劃組觀察時，發現有那麼若干雙字組特別顯眼，例如MY、HL、GI……”
池步洲作了進一步統計後，發現這樣的英文雙字組正好有10組，極可能代表着0～9的10個數字。根據這一發現，池步洲做了大膽的猜想：他將這十組假設的數字代碼使用頻率最高的MY定為“1”，把頻率最低的GI定為“9”。另外，日軍密電中的數字，很可能表示的是當時交戰軍隊的部隊番號和兵員數目等數字。然後池步洲到部隊進行核對，由此找到了越來越多的突破口。
除此之外，他並結合密碼中的許多隱語，如“西風緊”表示與美國關係緊張，“北方晴”表示與蘇聯關係緩和，“東南有雨”表示中國戰場吃緊……順藤摸瓜，最終破譯出一份份日本軍部大本營發出的密電。
1941年12月3日，池步洲破譯了截獲的一份由日本外務省致駐美大使野村的特級密電：
1.立即燒燬一切機密文件;2.儘可能通知有關存款人將存款轉移到中立國家銀行;3.帝國政府決定採取斷然行動。
與此同時，軍統女譯電員姜毅英也破譯了日本軍部無線電密碼，偵知日軍將於同年12月7日偷襲珍珠港美國海軍的絕密情報。她立即將此情報交戴笠親自處理，戴笠極為興奮，立刻將電報轉呈蔣介石。
蔣如獲至寶，即批示“速通知美國政府”。但美國人一向輕視中國，因而對中國提供的情報付之一笑。一位海軍官員還説：“哪有這種事，是中國故意挑撥美日關係的伎倆吧！”由於美方絲毫沒有采取預防措施，結果日本於美國時間1941年12月7日凌晨突襲珍珠港，使美軍太平洋艦隊幾乎遭到滅頂之災。儘管如此，蔣介石對戴笠能及時獲得日軍情報，並事先轉告美國，感到十分滿意，稱軍統情報工作做得好，提高了中國情報工作的聲譽。
日軍的偷襲證實了軍統情報的可靠性，美方開始對軍統刮目相看。後來，美國海軍司令部主動找戴笠，協商成立了“中美情報合作所”，由戴笠任主任，美國海軍准將梅樂斯任副職。從此，大批美國特務人員及特種裝備源源進入中國。
姜毅英由於及時偵知日軍偷襲珍珠港的情報被嘉獎，晉升為軍統本部第四處電台台長，後來成為軍統局唯一的女少將。由於姜毅英是諜報人員，必須保密，所以她晉升的消息並未記錄在台灣“國防部”等單位官方公開的數據中，但在“情報局”內部檔案卻有清楚的記錄。日本海軍大將山本五十六在偷襲珍珠港成功後，向東南亞進軍，攻佔英、法在東南亞的屬地，控制馬六甲海峽。1943年4月18日，山本五十六及其隨從分乘兩架專機，由6架戰鬥機護航，出巡太平洋戰爭前線，鼓舞日軍士氣。
遠在重慶的中美情報合作所得到兩份關於山本五十六出巡日程的電報。一份用日本海軍密電拍發，通知到達地點的下屬;一份用LA碼拍發，通知日本本土。後一份密電被池步洲破譯了，包括山本的到達時間、離埠時間和相關地點，以及山本即將搭乘的飛機型號和護航陣容等，被中方一一掌握。
蔣介石下令將此遞交給美國總統羅斯福。由於此前有過珍珠港的教訓，羅斯福這次命令海軍部長諾克斯“幹掉山本”。諾克斯授意海軍上將尼米茲執行命令，尼米茲與南太平洋戰區指揮官哈爾西商討後，在4月17日批准了攔截並擊落山本座機的刺殺任務。
4月18日，山本的戰鬥機隊伍一如情報出現在南太平洋目標空域，被美軍16架P-38戰鬥機急襲，山本的座機被擊落，山本當場斃命。
