1904年，为了争夺在中国东北的殖民利益和特权，日本和俄国这两个新老帝国主义国家爆发了日俄战争。
当时俄国人在中国东北的兵力、装备和防御工事都强于日本，后者只能通过准确的情报进行一场搏命的战争。为了获取俄军的准确情报和东北地区的地理图册，日本人找到了亲日的袁世凯，请他提供一批熟悉东北环境，精通测绘的人员辅助日军。
袁世凯就从北洋武备学堂和公所参谋处挑选出20个年富力强的参谋交给日本人，吴佩孚就是其中一员。日本人将吴佩孚等中方人员和30名日本间谍混编，然后全部派入俄军控制下的大连、旅顺进行间谍活动，刺探俄国远东舰队的情报。这时，吴佩孚精明强干的特点就表现出来了。他几次潜入港口附近，准确地探听到了俄军的虚实，以至于日本间谍也称赞他是天生的特工人才。
不过夜路走多了还是会出事。在吴佩孚最后一次潜入奉天附近的新民府时，被同伙出卖，俄国士兵将他抓了个正着。俄国人对吴佩孚拳脚相加，逼他交代从事间谍活动的事实。吴佩孚咬紧牙关，拒不承认，坚称自己只是个小贩。俄国士兵见撬不开他的嘴，就以间谍罪判处吴佩孚死刑，押送哈尔滨枪决示众。
就在押送的路上，吴佩孚趁着看守的俄国士兵酒醉疏忽，从奔驰的火车上一跃而下，躲在路边的草丛中逃出生天。
随后，他返回间谍的联络点，向日本人汇报了自己的遭遇，主持对俄情报工作的日本使馆武官青木宣纯（老牌的日本间谍，号称日本军部第一个中国通）对其大加称赞，授予吴佩孚六等单光旭日勋章一枚，并将他推荐给了北洋陆军第三镇统制，也就是吴佩孚此后追随数十年的“恩主”曹锟。
在此期间，吴佩孚回了一趟山东老家，在母亲的劝说下，他和同乡的李氏成婚，这时的吴佩孚已经31岁，刚刚过了而立之年。
曹锟，字仲珊（1862年12月12日–1938年5月17日）
