抗日戰爭爆發後，隨著全國抗戰的呼聲不斷高漲，身為臥底的周佛海隨同汪精衛組織「低調俱樂部」，與抗日唱反調，鼓吹「戰必敗，和未必大亂」的投降主義言論。還與日本侵略者暗中勾結，進行謀求「和平」的勾當。

　　1938年，周佛海隨汪精衛投敵，歷任汪偽國民黨中央執行委員會委員、汪偽政府警政部部長、行政院副院長兼財政部部長、中央儲備銀行總裁、上海市市長等，淪為時人眼中大賣國求榮的大漢奸。在汪偽營壘中，周佛海通過金錢收買和封官許願等手段，發展和培植親信，還搞起特務組織並親自擔任頭目。

　　周佛海荒淫之餘，仍時時不忘發財。雖然他的財產無資料披露，但他在日記中也不打自招道出了部分事實。周佛海先後以耐勞、慎獨、寧遠、百忍等二十多個化名在上海數家銀行存款近3000萬元(約合當時黃金7500市兩)，據周佛海自謙估算存款「為數雖不多，今日之蓄積，比上不足，比下有餘，亦應自足矣」。

　　1942年10月，周佛海背著汪精衛，派人潛往重慶，為重慶方面輸送了不少重要情報，還安排重慶的特工人員設計殺死了汪偽政權的特務頭子李士群。後又利用自己上海市長的身份，在上海及杭州一帶部署軍事力量，阻止共產黨等革命勢力進入上海。日本投降在即，南京偽政權被迫解散，完成臥底使命的周佛海向蔣介石表態：「職與其死在共產黨之手，寧願死在主席之前。」周佛海的「功績」及忠心使其贏得了蔣介石的嘉獎，並被任命為軍事委員會上海行動總指揮。這樣，周佛海搖身一變，又成了國民黨的接收大員。

　　一個月後，在全國人民強烈要求「快速嚴懲漢奸」的壓力下，周佛海被軟禁在重慶，後來又被移交南京監獄。1946年11月7日，國民黨南京高等法院判處周佛海死刑。在楊淑慧的奔走以及顧祝同、陳立夫、陳果夫等人的說服下，1947年3月26日，念其為重慶方面做過「貢獻」的蔣介石以國民政府主席的身份，發表《准將周佛海之死刑減為無期徒刑令》，下令對他特赦。其公館作為偽產被接收，改為國民黨高級將領招待所。

　　周佛海逃脫一死，喜出望外，但慶幸之餘，惦量一下「終身監禁」的份量，想起將要在監獄裡打發未了的歲月，看看四周的破壁，陰森森的鐵柵欄，還有苦於下嚥的飯菜，再憶起位於上海西流灣8號的自己公館裡的風景和養尊處優的生活，一種說不盡的淒涼、哀怨、憂傷、絕望頓時湧上心頭。窗外秋風蕭瑟，黃葉遍地，周佛海揮筆寫就《憶西流灣故居四首》：「暮藹蒼茫夕照斜，飲煙縷縷萬人家。四圍山色紅如血，獨立高樓看晚霞。」「青草池塘綠柳堤，淡煙漠漠草萋萋。庭花也改人非舊，故向東風怨別離。」「柳映池塘竹映窗，月華依舊白如霜。深宵步月人何在?空負殘花院角香。」「月明人靜柳絲垂，徹耳蛙聲仍舊時。底事連宵鳴不住，傷心欲喚主人歸。」

　　從這些詩作看，周佛海還是頗有才華的。1948年初，周佛海心臟病復發，2月28日，在一陣哀號之後，周佛海口鼻流血，斃命於老虎橋監獄。屍體草草葬於湯山的永安公墓。荒煙蔓草，將一代巨奸徹底埋葬，「風流總被雨打風吹去」!