廖案一发生，周恩来就得到消息。他立刻从家里赶到医院去探望，整整两天两夜没有回家。当他回家的时候，仅有的一套西装上染满了血迹。原来，他们本在蒋介石处商定当晚11时动手搜捕廖案凶手，而戒严却比他们原来商定的时间提前了两小时实行，口令也临时改了。周恩来驱车到司令部去时，门前的警卫突然喝问口令，随即开枪射击。司机头部中弹，当场牺牲。周恩来机警地卧倒在车座下。司机的鲜血溅满了他的全身。车一停，他立刻跳出车外，高声宣布自己的身份，警卫才停止射击。
看到周恩来浑身血迹，邓颖超非常吃惊，等弄清原委，才静下心，急忙找出替换的衣裳。
包惠僧赶到周恩来处，说起廖仲恺遇刺，他气愤地拍起桌子：“我要有权，把所有的国民党右派一起逮捕起来，严加审讯，此案不难水落石出。”
周恩来摇了摇头，说：“这个问题当然不简单，是两党合作的一个重大损失，一定还有事故发生，你要经常住在部队里，好好掌握第三团。”
他们一直谈到深夜才分手，周恩来又去写《勿忘党仇》———怀念廖仲恺的文章。凌晨，他敲敲墙壁，陈赓便像个灵猴似地蹦到他面前。
1925年6月23日，广州工农及学生上街游行，抗议帝国主义在上海制造的“五卅惨案”。当游行队伍到达沙面租界对岸的沙基时，帝国主义列强竟向游行队伍开枪，顿时血肉横飞，惨不忍睹。蒋先云走在队伍最后掩护群众撤退，脚上中了飞弹。陈赓也在队伍里，他发现廖仲恺的女儿廖梦醒被人挤倒在地，全身沾满了鲜血，压在受伤者的身下。她是岭南大学蚕桑科的学生，血管里流动着父母的革命之血。陈赓急忙扒开受伤者的身体，把廖梦醒救出重围。他怎么也没想到女儿刚刚脱险，父亲———他所崇敬的党代表、国民党左派领袖廖仲恺又遭暗算。
他没等周恩来说完，抓住门框就要往外跑，去捉拿凶手。周恩来拦住他：“你冷静些。”
陈赓在桌子旁坐下，气喘吁吁。想了想，又走到洗脸架前，提起一壶水朝头上脸上浇下来。
周恩来气愤地瞪着眼睛：“这一定是国民党右派和青洪帮之流干的，帝国主义在向学生队伍开枪，他们却要砍倒革命大厦的顶梁柱！”
“周主任，把捉拿凶手的任务交给我吧。”
“好。”周恩来答应着，“你马上布置人去捉拿凶手，同时要保护廖夫人及其子女的安全，每天把情况向我汇报一次。”
陈赓带领士兵，对出事地点周围的街道做了全面搜查。审讯是从那个头部被卫兵打伤的刺客陈顺开始的。从他身上搜出了几张文据。其中一张是当铺收据，另一张是注明几天以后取款的支票。陈赓厉声问道：
“你为什么要充当凶手？”
“我谋杀一位名人可得到几十万块钱。”
“你所说的名人是指谁？汪精卫？”
刺客摇摇头：“是指廖仲恺和谭平山。”
“谁指使你干的？”
刺客又摇摇头：“我只跟中大的一个学生联系……”
从那个中山大学学生那里搜出一封信。信中写道：“无论如何要办成此事，黑衫党领导人会奖赏你的。”
连夜审讯、对质、核对文件。陈赓获得了大量有关谋杀集团的内幕和行动计划的新情报，破获了人们不曾怀疑的政府要人与谋杀行动的联系，甚至帝国主义国家的法西斯头目也参与了谋划。
第三军军长朱培德说，有人企图以15万元的代价收买他属下的一名军官。该军官为得到这些钱要唆使军队叛变，推翻革命政府。然而军官最终不敢去干这些背叛勾当，便将这一切都告诉了朱培德……
一个值得注意的事实是：上海有一家报纸在廖仲恺遇刺前一天（8月19日）就刊登了关于廖仲恺死讯的一份电文……
在谋杀廖仲恺的这一天，一路跟踪廖仲恺的雇用刺客有四十余人。他们布置在整条街上，躲在巷子里。枪声一响，他们立即四散逃跑……
线索逐渐理开了———牵连到代理大本营大元帅职务的胡汉民，通过他又牵连到他的弟弟胡毅生及其死党朱卓文、邹鲁、吴铁城、许崇智……
行刺廖仲恺的主谋之一、被逮捕的林直勉供称，在香港筹备了两百万元的专门基金供谋杀革命者之用。
几天几夜，周恩来和陈赓不能休息。审讯后陈赓都要做详细的追记，以免漏掉什么，然后向周恩来汇报。周恩来仔细地看着他的笔录，异常的兴奋。“这仅仅是开始！”他说，“我们要有这方面的专门人才。我看你能成为一个像样的‘契卡’，我们将在国内肃清一切谋杀者，使人民能安静地工作、劳动。到了那个时候，陈赓，我们就会说，我们在这里没有白白度过那些不眠之夜！”
