除了在沿海地区袭扰外，台湾情报部门也派遣特务深入大陆进行间谍活动。1964年10月，大陆试爆成功第一颗原子弹后，“国防部情报局”立即派遣多名特工从香港潜入内地，展开“神斧行动”，刺探原子弹相关信息。
另一方面，台湾经过“肃清匪谍”的白色恐怖运动，抓捕和处决了他们所说的“大量共谍”；如电视剧《潜伏》中余则成的原型——“密使一号”吴石就因此被捕牺牲。
兼职的“编外间谍”
台湾向大陆派遣间谍人数不少，但暴力突击行动收效甚微。丁渝洲在自己的回忆录中透露，“这一行动终因‘同志’受损太多”，至上世纪70年代末戛然而止。但是，“军情局”派遣情报员赴大陆搜集情报的工作并未停止。
1979年1月1日，人民日报发表《告台湾同胞书》，持续21年的金门炮击也在这一天停止。
从上世纪80年代开始，海峡两岸交往日益增多，台湾“军情局”亦不失时机地改变了自己的策略，其工作重心由暗杀等转为“心战、策反、煽动”。光在1985年，大陆截获台湾情报部门从香港、日本、美国寄到大陆院校的“心战”宣传品就达600多件。
外围谍报人员被吸收进“军情局”并源源不断地派赴大陆，他们或以参观、旅游、探亲的名义短期搜罗情报，或以商人身份出入大陆，表面从事商业活动，实则从事间谍行动。
这些谍报人员往往不是“军情局”编制内间谍，也没有经过专业的情报训练，台湾前情报部门副处长陈虎门在接受《深圳卫视》采访时说，当时工作人员广泛地从士农工商中选择，“只要有意愿肯冒险，肯为台湾做事就行”。
实际上，一些人是“被迫”成为台湾间谍的。谷正文就曾在台湾杂志《独家报道》上爆料，台湾著名歌星邓丽君是台湾国民党“国家安全局”的秘密情报工作人员，隶属于“台湾国家安全局”第三处。当年，15岁的邓丽君因需要去新加坡演出向台湾有关部门提出出境申请，但台当局以批准出境演出为交换条件，要求她进行情报工作。
《国际先驱导报》曾报道，香港商人姜建国也是在“军情局”的威逼利诱下成为兼职“间谍”的。1985年5月，他从大陆购买一批蚕丝运到台湾，却被台湾当局扣押，对方以此要挟他为“军情局”服务。
急于拿回货物的姜建国“稀里糊涂”就成了“军情局”特工。经过一周的突击培训后，他正式开始了间谍生涯。但仅过了一年，他便被大陆国安部门抓获而锒铛入狱。
像姜建国这样的“门外汉”间谍不是个例。2003年～2005年，在大陆“失事”的情报员，有些就是像他这样的“编外间谍”。这些“编外人员”可以随时被牺牲掉，在台湾情报人员的名单上，也几乎不会被提起。
重创台湾间谍网
两岸关系紧张时期往往也是台湾间谍的活跃时期。有趣的是，大陆对台湾间谍网络的重创恰恰源自台湾地区领导人自己的“泄密”。
1995年至1996年“台海危机”爆发，大陆对台军演，据新华网报道，李登辉为了“安慰”岛内居民，炫耀说“大陆所发的导弹不是实弹，而是空包弹”。
这一“空包弹”的言论，引起了我安全部门的高度警惕，由此顺藤摸瓜地揪出潜伏多年的解放军大校邵正宗和少将刘连昆。
刘连昆案发前为解放军总后勤部军械部部长，策反刘连昆是台湾“军情局”最重要的项目，代号“少康专案”，该方案曾被曾任台湾“军情局”局长的丁渝洲称为“军情局”的“镇山之宝”。通过一位“台商”间谍张志鹏，台“军情局”将邵正宗策反，随后又将刘连昆拉入该组织，向台湾提供了重要情报。
在该间谍案中侥幸漏网的台湾间谍张志鹏逃回台湾后，声泪俱下地斥责李登辉一句话害得间谍组织“全军覆没”，并表示要控告李登辉。但这次状告李登辉最终不了了之。张志鹏向台湾安全部门提出一亿新台币的赔偿要求，也遭拒绝。
同样的乌龙事件在2003年再度上演，使得台湾在大陆的间谍系统损失殆尽。
陈水扁为求胜选连任，推动导弹“公投”，在高雄“扁友会”成立大会上得意地指出，大陆在沿海600公里范围内部署了496枚导弹，其中在江西乐平、江西赣县和广东梅州各部署96枚，福建永安144枚，福建仙游64枚，且部署数量一直在不断增加。
陈水扁如此“精确”的情报立即引起了大陆安全部门警觉。他们很快锁定了一批行动诡秘、出入异常的“台商”。半月之后，安全部门以迅雷不及掩耳之势，逮捕36名涉案间谍，将“军情局”上校李运溥建立的间谍网连根拔起，另一名解放军少将刘广智也因涉案其中被捕。刘连昆、刘广智“二刘”台谍案，也被视为建国以来军队最严重的间谍案。
