与戴笠由“亲家”变成仇家，终于分道扬镳了。李士群目的就是要在军统内部制造矛盾，迫使大批特务反戈。王天木出任76号的高级顾问，也出席了汪伪召开的所谓“国民党第六次全国代表大会”，被指定为中央委员。1939年10月，他担任特务委员会委员兼特工总部第一厅长。肃清委员会成立时，又调他担任该会委员，兼“和平救**”副总指挥，后来又升为总指挥。1939年9月27日，军统在天津地区27岁的负责人曾澈在天津被捕。次日上午，日本宪兵袭击了军统在天津的办公点和藏身处，抓获了不少特工，其中有天津站负责人陈资一。曾澈、陈资一两人不肯屈服，立即就被日本宪兵队枪决了。紧接着军统青岛站的头目赵刚义投降。11月15日，赵刚义带领日本宪兵在青岛大肆搜捕。军统青岛站的代理站长交出了特工名单、地址和电台。11月24日，军统在北平的办公处和电台陷入敌手，副区长周世光被杀。日本宪兵对张家口、察哈尔、绥远、丹东、内蒙古等地进行了疯狂的搜捕，国民党情报员、积极分子、游击队长纷纷落网，电台被毁。军统在敌后的情报体系几乎损失殆尽。当时舆论一致认为这都是王天木投敌造成的。

    但时至今日，关于王天木是否真的投降“76号”还是一个疑问。虽然说，为了报复戴笠处死陈明楚，在1939年末，“76号”特工将三名军统上海站的成员拖出去枪毙，王天木投敌叛变似乎成为铁证。可是当汪伪政权垮台后，追究汉奸的罪责时，王天木并不在黑名单上。随着解放战争帷幕拉开，蒋介石败逃台湾后，王天木也知道自己留在大陆不会有什么好结果，他携带着家眷去了台湾。毛人凤并没有追究他的叛逆行为，最终王天木在那里安度晚年，得以善终。