1932年，范纪曼打入了军统内部。
凭借出色的能力，范纪曼很快在军统站稳脚跟，一度担任过军统北平站站长。之后，范纪曼又被军统派到上海。
在上海，范纪曼打探到了很多日伪情报，每次搜集到这些情报时，范纪曼总会给我党寄一份。
因为伪装出色，国民党对范纪曼十分信任。
到了1947年8月，范纪曼还被调到了国民党国防部任职，担任少将专员，专门搜集国际情报。
潜伏期间，范纪曼做出了很多贡献，他为我党搜集了很多情报，比如蒋介石总部计划逃往台湾的情报，就是范纪曼打探到的。
除此之外，范纪曼还营救了许多被捕同志，比如杨靖宇将军的弟弟杨树田被国民党特务抓了，就是范纪曼想方设法，把杨树田从监狱中营救出来的。
更难得的是，潜伏期间，国民党一直没有怀疑范纪曼的身份，若非因为一次意外，范纪曼也不会被抓。
1949年3月，与范纪曼单线联系的地下党员沈寒涛身份暴露，被军统的特务头子王方抓走了。
军统特务在搜查沈寒涛的住所时，意外发现了一个笔记本，他们对笔记本的内容仔细检查。一检查，特务发现，沈寒涛的笔记本上，出现了范纪曼的名字。
既然沈寒涛是地下党员，那么范纪曼，会不会也是地下党员？由于范纪曼在国民党国防部担任要职，还是少将，无凭无据，王方也不敢贸然抓捕范纪曼。
而如果范纪曼真是地下党员，那么他的真实身份肯定非同小可，对王方来说，这是一个巨大的功劳。
为了立功，王方连夜审讯沈寒涛，审讯的内容几乎都和范纪曼有关。起初，面对酷刑，沈寒涛还能咬牙坚持下来，但随着特务使用的手段愈发残忍，沈寒涛渐渐挺不住了，就把范纪曼的身份说了出来。
由于沈寒涛是秘密被捕，范纪曼不知道他被抓，所以也就没有及时采取措施。
不久，王方带人来到了范纪曼的住所，范纪曼在毫无防备的情况下，就被一群军统特务抓走了。
被捕后，敌人把他关在了上海的一座秘密监狱。
对于这所监狱，范纪曼十分熟悉，因为范纪曼原来就是军统的一员，还在军统上海站工作过，期间，他多次来到这座秘密监狱，营救了许多被捕的同志。
刚入狱那会儿，敌人对范纪曼的看守极严，而且还昼夜不停地使用酷刑折磨他，企图迫使范纪曼屈服。在这种情况下，范纪曼根本没有逃跑的机会。
敌人认为，范纪曼是一条大鱼，若能让他屈服，就可以给上海的地下党组织造成更大的破坏，就不断加大审讯力度，动用的酷刑也是越来越残忍。不过这些手段，对范纪曼没有任何作用，敌人渐渐失去耐心。
到了后来，敌人也不再折磨范纪曼了，他们决定找个时间把范纪曼杀了，行刑的时间定在了4月11日。
范纪曼打入军统期间，也结交了许多好友。
4月10日晚，范纪曼在军统中的旧交，就给范纪曼准备了不少丰盛的酒菜，给范纪曼送行。
看到这么丰盛的晚餐，范纪曼顿时意识到，他的时间不多了，或许明天敌人就要把他带到刑场枪决了。
范纪曼不甘心这样死去，他决定冒险越狱，即便越狱失败，最坏的结果，无非也就是提前被敌人杀害。
到了半夜，范纪曼佯装肚子疼，要上厕所，而且还故意露出了一脸难受的表情。狱中的看守见状，还以为范纪曼真的身体不适，就把他带到了厕所。
到了厕所门口时，看守突然叫住了范纪曼，范纪曼心中一惊，但还是停下了脚步。谁知看守只是深深地看了范纪曼一眼，随即说了一句：“早去早回！”
范纪曼一愣，不知道看守这句话是什么意思，但他走进厕所一看，发现里面居然有一块木板，更让他吃惊的是，带他上厕所的看守，此时已经不见了踪影。
范纪曼猜测，这个看守，可能也是地下党员，不过现在，他没有时间向这么多，只见他取走了木板，然后小心翼翼地来到了秘密监狱与刑场的结合部。范纪曼对于这座秘密监狱的布局十分熟悉。
他知道，这座秘密监狱修的位置比较偏，而这堵墙后面就是一片树林，只要翻墙而过，藏身其中，说不定能脱离险境。想到这，范纪曼就把木板垫在一个相对较矮的角落，然后利用这块木板，翻墙而出。
这样，范纪曼就顺利逃出了秘密监狱。
但范纪曼不敢大意，他知道，敌人发现他不见了，肯定会大肆搜捕，他还没有完全脱离危险，所以范纪曼就继续躲在树林里。范纪曼的猜测没有错，狱中看守发现他不见了，果然在监狱附近搜捕范纪曼。
由于范纪曼藏得比较好，反侦察能力一流，特务搜了几天，都没有发现他的踪影。这时候，解放上海的战役已经打响，特务也没有心思搜捕范纪曼了。
搜了几天后，特务就没有管范纪曼了。
范纪曼不敢大意，继续藏身于山林，他在山林里躲藏了一个多月，直到上海解放后，他才从下山，并找到了党组织，向党组织说明了他的情况。
上海的党组织经过审查，确定范纪曼所言非虚，就让他配合公安机关，一起搜出潜伏在上海的特务。在这之后，范纪曼又担任上海戏剧学院的教授。
1990年，范纪曼病逝，享年84岁。
