牛大鳴對弟弟的變節，異常痛心。在上海向中共中央匯報工作時，他曾從十二個方麵總結了四川黨內所存在的問題，其中談道：
一般同誌政治水平很低落，幹部分子很缺乏，不能執行上級的策略決議。譬如有同誌解釋“蘇聯”是“蘇秦聯合六國”，土地革命是革土地菩薩的命……甚至省委住機關的同誌要求去綁票……
盡管這是牛大鳴從他個人角度了解到的個別情況，但也可以說明當時不少中共黨員的政治素質是比較低的。在這種情況下出幾個叛徒，本是不足為奇的事。但問題出在他一手引上革命道路的親弟弟身上，卻是他萬萬沒想到的。
牛大鳴決定要冒險去找到牛正坤，當麵對他進行規勸和警告，防止他進一步滑向罪惡的深淵。
牛大鳴還沒有想好用什麽方法、在什麽地方與牛正坤見麵，他突然被捕了。
那天牛大鳴到城外辦事回來，剛走到通遠門城門外新修的馬路上，意外撞到了賀蜀筠。牛大鳴因走得急，邊走邊想著心事，視力又不好，等他發現甕城石梯上站著的人是賀蜀筠時，已躲閃不及了。賀蜀筠得意洋洋地嚷道：
“牛正聲，牛大鳴，本大爺找你多時了！”
瘦弱的牛大鳴哪是賀蜀筠的對手。賀蜀筠一把將牛大鳴揪住，扭到城門上的城防司令部機關槍連駐地，叫部隊派了幾個兵幫他把人押回二十一軍軍部。
關於牛大鳴被捕後的表現，曾有這樣一種說法：
“一入敵特委會監牢，牛正聲便向看守的衛兵進行革命宣傳，衛兵受其教育啟迪，十分同情和敬重牛正聲，並準備將牛正聲放走……”
這種說法未免太有些想當然。當時共產黨人被抓到後，一般是先押到二十一軍軍部，關進軍部看守室（亦稱禁閉室），待特委會提審和勸降時，才從軍部看守室提到特委會禁閉室臨時關押。特委會位於二十一軍軍部大院內後側一角，平房數間，並無“監牢”，禁閉室門口通常有兩個衛兵。而軍部看守室在軍部大門內，除看守室門前有看守兵外，軍部大門口還有崗哨。幾句“革命宣傳”便可使衛兵不顧一切地準備將其放走，真是談何容易！李鳴珂、穆青、劉願庵均曾在軍部看守室關押，也均曾做過不少革命宣傳，他們的宣傳水平顯然也決不會在牛大鳴之下——據特委會報告記載，李鳴珂“善於詞辯，被獲進部，見士兵宣傳士兵，見夫役宣傳夫役，有機會便利用機會”，確有不少士兵被感動。但這種感動，現在分析起來也多半是佩服其“不怕死”和“為窮人不為自己”的精神，真正要敢於放走“罪犯”，仍難有人敢動此念頭。況且，軍部看守室中通常關押著數人或十數人，其中並不光是政治犯，政治犯中也並不都是堅強不屈的共產黨人。士兵會在這眾目睽睽之下放走“罪犯”嗎？