Simone在池步洲与白滨英子结婚后不久，卢沟桥事变爆发，抗日战争正式开始。因为池步洲坚持回到中国抗日，所以妻子亦跟随丈夫到中国。1937年于7月25日，池步洲毅然携妻及三个子女自日本东京赴神户，再搭乘轮船返回中国上海。池步洲回国后，投奔南京国民政府。可是到了南京以后举目无亲，认识的许多留日同学一个也没找到，所幸国民党政府设有华侨招待所，对留日学生归国抗日者，免费供应食宿，池步洲一家五口才得以栖身。正在此时，比池步洲早半年回国的留日同学陈固亭也住在华侨招待所，陈时为陕西省政府社会处处长。同学相见，倍感亲切，畅谈数日，各抒抱负，均以国难当头参加抗日为己任。
陈固亭告诉池步洲：中央（指国民党）要找留日同学研译日本密电码，你意如何？委员长（指蒋介石）说了，谁能译出日本密电码，等于前方增加几十万大军。池步洲欣然同意。于是经过陈固亭的介绍，池步洲进入中央调查统计局，编入总务组机密二股，侦收日军密电码，以便进行研译。
池步洲是当时中统局机关内唯一的留日学生。 池步洲工作时年仅30岁，经验尚无。但是他通过统计发现收到的日军密电，基本是英文字母、数字、日文的混合体，字符与字符紧密连接，多为（MY、HL、GI……）。池步洲作了进一步的统计，发现这样的英文双字组正好有十组，极可能代表着0-9的10个数字。根据梁谨这一发现，池步洲做了一个大胆的猜想：他将这十组假设的数字代码使用频率最高的MY定为“1”，把频率最低的GI定为“9”。另外，日军密电中的数字，很可能表示的是当时交战军队中的部队番号和兵员数目等数字。于是池步洲到部队进行核对，由此他找到了越来越多的突破口。
除此之外，他并结合密码中的许多隐语，如“西风紧”表示与美国关系紧张，“北方晴”表示与苏联关系缓和，“东南有雨”表示中国战场吃紧……顺藤摸瓜，他最终破译出一份份日本军部大本营发出的密电。
1941年12月3日，池步洲通过破译截获的一份由日本外务省致驻美大使野村的特级密电：
1 立即烧毁一切笑缺机密文件；
2 尽可能通知有关存款人将存款转移到中立国家银行；
3 帝国政府决定采取断然行动。
根据当时情况池步洲判断，这是“东风，雨”（即日美开战）的先兆。结合此前译出日本搜集到有关美国檀香山海军基地的情报，池步洲作了两点估计： 一、开战时间在星期天； 二、地点在檀香山珍珠港海军基地。
当这个消息呈递给蒋介石以后，蒋十分震惊，立刻向美国方面通报。但由于美国国内孤立主义情绪的高涨，美国总统富兰克林·罗斯福并未重视中国传来的情报。4天后，震惊世界的珍珠港事件发生。
日本海军大将山本五十六在偷袭珍珠港成功后，向橡升基东南亚进军，攻占英、法在东南亚的属地，控制马六甲海峡。1943年4月18日，山本五十六及其随从分乘两架专机，由6架战斗机护航，出巡太平洋战争前线，鼓舞日军士气。
当时，池步洲得到两份关于山本五十六出巡日程的电报。一份用日本海军密电拍发，通知到达地点的下属；一份用LA码（池步洲破译的密电码，通常以LA开头，习惯上称之为LA码）拍发，通知日本本土。池步洲破译的，是后一份密电。
池步洲迅速将破译到的情报，向蒋介石汇报，蒋立即向美军通报。美军迅速派出16架战斗机前去袭击，全歼敌机。作战的第二天，日本搜索队在原始森林里找到坠机残骸，山本五十六手握“月山”军刀，横倒在残骸旁边。 池步洲破译了大量日本密电，提供了大量有价值的情报。
1942年10月，池步洲破译了一份截获的日本密电，得知日本空军将从缅甸基地起飞，轰炸印度加尔各答，中方当即通知英国驻印度空军总部，英国空军在中途截击，予以全歼。
孙科要从重庆到外地公干，消息被日方侦得，密令日机中途拦击。密电被池步洲破译，立即通知孙科。已到达机场的孙科，悄然返回。后来，此机果然在中途被日机击落，机上人员全部牺牲。
1945年8月24日，日本宣布无条件投降后，日本驻沪总领事馆用LA码向日本本土发了一封密电，大意是：陈公博、岑德广、陈君慧、何炳贤、周陆庠等（均为汉奸），由军事顾问带领，从上海乘军用飞机直飞日本米子机场降落，请派人妥为照料，将以上人员秘藏于乡下。这份密电也被截获并为池步洲破译。蒋介石据此通知东京盟军总部，命令日本投降政府照这份名单将以上人等引渡回国法办。
由于情报工作的特殊性，美国和国民党政府都未公开池步洲在抗战中的贡献。抗战结束后，池步洲反对内战，不愿继续从事密电码研译工作，转到上海中央合作金库上海分库从事金融工作。上海解放前夕，他自问一生清白，拒绝撤退台湾。
在抗日战争结束之后，池步洲不愿意参加国共内战，一度带着妻儿回到家乡福建省闽清县。 因拒绝前往台湾，池步洲继续住在上海。上海被中国共产党军队占领后，池步洲以“留用人员”的身份，在中国人民银行上海分行储蓄部作办事员。
1951年4月，全国开展镇压反革命运动，池步洲以“抗拒反动党团分子登记”罪被捕。
1952年1月，池步洲因曾在中统机关从事密电研译而被认定为中统分子，被上海市军事管制委员会判处有期徒刑12年。服刑初期，池步洲在上海的劳改工厂当车间统计员。
1956年，池步洲被安置在山东省禹城“解放军官训练团”，年底又调回到山东省济南市“解放军官管训处”学习。直到1963年5月，刑满释放，池步洲才又回到上海。
1979年5月，池步洲受上海社会科学院的聘请，任特约研究员，从事台湾经济史研究。
1983年3月，池步洲在上海偶遇李直峰和霍实子。李直峰证明池步洲虽身在中统，但确实没有参加过特务组织；霍实子证明池步洲干的都是抗日事业，有利于国家民族，不但无罪，而且有功。
1983年4月12日（时隔30年后），上海市高级人民法院宣告池步洲无罪。在这以后，池步洲被选为上海市长宁区政协委员。 在池步州的晚年，他陪伴妻子回到日本，过着平淡的恬静生活。
2003年2月4日，池步洲在日本神户逝世，享年95岁。逝世后，他的骨灰被带回中国。
2003年抗日战争胜利58周年之际，福建省闽清县在台山公园为池步州立碑，以此纪念这位抗日功臣、破译密电专家。
