1927年4月，北京城笼罩在白色恐怖之中，中共地下党组织遭到严重破坏。胡底作为北京地下党的活跃分子，引起了军警的注意。胡底于是改名“胡马”，字“北风”，与钱壮飞一起从北京转移到上海。

1928年春，胡底为了维持生计，应聘进入上海影片公司，作为男主角出演了《盘丝洞》《昆仑大盗》等武侠电影，被人誉为“东方范朋克”。

1929年，胡底面见李克农，让李克农认识钱壮飞，从此开始了三人（史称“龙潭三杰”）的密切合作。在钱壮飞安排介绍下，胡底、李克农先后进入上海无线电管理局（国民政府特务机关）工作。胡底、钱壮飞、李克农在南京、天津、上海建立起一套以通讯社和广播新闻形式为掩护的情报机关。胡底任“长江通讯社”编辑。不久，胡底调到天津，在日本租界建立了一个“长城通讯社”，掌握国民党在天津的情报机关。

1930年4月，胡底参与了获取“张学良东北军”情报的工作，他带着国民党特务机关的证件和活动经费，借此巡视了我党中央特科部署在东北、华北的地下工作，带回许多重要情报，并在东北建立起一套名义上归国民党，实际上可以向党中央提供情报的秘密组织。胡底等人利用特殊身份，为党提供了大量反动当局核心机密，其中包括蒋介石对中央苏区的“围剿”作战计划，对中央苏区红军作战、粉碎敌人“围剿”起到重要作用。

1931年4月，由于顾顺章叛变，胡底接到钱壮飞发来的“潮病重速返”的电报后，乘坐外国轮船离开天津。

1931年底，胡底抵达中央苏区，担任了国家政治保卫局执行部审讯科长，除了从事政治保卫工作，他还兼任了红军总政治部俱乐部主任，承担了大量宣传教育方面的工作。在苏区的3年多里，胡底因地制宜组织红军开展文娱活动，创作话剧为部队演出。

1931年12月，胡底、钱壮飞、李伯钊等人受到毛泽东的亲自召见，要求他们组织一个宣传队，去慰问原国民党第26路军起义将士和宣传党的政策。胡底等人立即创作了话剧《为谁牺牲》，胡底与李伯钊主演青年夫妻，钱壮飞饰演蒋介石。这部戏在部队里演出了一个多月，影响巨大。此外，胡底还演出了根据苏联话剧《黑人吁天录》改编的《黑奴恨》。胡底参与的这些戏剧演出活动对宁都暴动将士的转变起了极好的教育作用。

1933年6月，胡底根据周恩来的腹稿，写出剧本《杀上庐山》。该剧中，胡底与李伯钊、李克农、钱壮飞等共同担任编剧，周恩来审定剧本，罗瑞卿担任导演，聂荣臻饰剧中人物宋子文，钱壮飞饰蒋介石，童小鹏饰宋美龄，李卓然扮演德国顾问塞克特，其他主要演员为红军将领。观众是以毛泽东、朱德等为代表的红军官兵。该剧对鼓舞部队士气起了很大作用。在苏区的3年多时间里，胡底还创作了《沈阳号炮》《阶级》《义勇军》《松鼠》等。

1934年10月，胡底随中央红军参加长征。年底，胡底担任侦察科科长。胡底在生活上与大家同甘苦，团结同志；在工作上认真负责，努力搜集各种情报资料，及时分析整理，上报总部决策参考。在中央纵队挺进到昆明附近后，胡底派遣侦察员获取了昆明附近的敌情动态，缴获了红军总部急需的军用地图，掌握了金沙江江岸渡口情况，为总部决策提供了重要依据。

1935年8月，胡底调任红军总部侦察科科长，随红军左路军（当时红一、四方面军混合编成左、右两路军）行动。胡底对张国焘的分裂言行很反感，不时有愤慨之语。后来，胡底被张国焘扣上“国民党特务”和“反革命”的罪名，撤销了他的科长职务，取消了他的乘马和勤务员，逼胡底带病背着大包袱“戴罪”行军。9月，在部队行至由斯达坝到松岗的半路上，胡底被张国焘下令秘密杀害。

胡底牺牲时只有30岁，他没有结婚，没有后人。

2015年7月1日，胡底烈士纪念馆开馆仪式在舒城县干汊河镇洪宕村隆重举行。

2018年11月6日，胡底革命烈士纪念广场 “全国国家安全教育基地” 命名揭牌活动在马尔康市松岗镇举行。

胡底自参加革命以来，对党忠心耿耿，对敌无比憎恨，以卓越的才华，极其英勇的精神，出色地完成了党交给的一次又一次的艰巨任务。他是我党初期情报战线上的三杰之一，是中国共产党人从事电影艺术最早的一个，是红军时期宣传教育战线的骨干。他为中国革命事业，为保卫党中央和党的地下组织作出了卓越的贡献，他是我们党的优秀党员，祖国和人民的好儿子。他的一生是战斗的一生，光荣的一生。

全国解放后，周恩来曾经多次谈到胡底和钱壮飞、李克农打进国民党最高特务机关后，对党做出的巨大贡献。他说。如果没有“龙潭三杰”，我们这些人早就不存在了。

1981年12月8日，国家民政部根据中共中央调查部的建议，追认胡底同志为革命烈士。