1928年，川島芳子24歲時隻身來到上海，結識了將其帶入日本間諜圈的領路人——陸軍少佐田中隆吉，心甘情願地做了日本帝國主義侵華的走卒。
她生性聰慧，會講一口流利的日語，漢語會講“京片子”，又學會了上海話，田中隆吉又教會了她一些英語和開車。她還能寫詩作畫，據說上世紀30年代日本流行歌曲《蒙古姑娘》《駝鈴》就出自川島芳子之手。她以美貌和多才多藝混跡於上流社會，爲日寇蒐集情報，被稱爲“東方的瑪塔·哈莉”(瑪塔·哈莉，在第一次世界大戰中充當德國和法國的雙重間諜，一個以色相獲取大量情報的妖豔女人)。
“九·一八”事變後，川島芳子結識了時任日本關東軍瀋陽特務機關長的土肥原賢二，屢屢被委以重任。1931年11月10日的深夜，土肥原賢二祕密把溥儀從天津接到大連，準備建立僞滿洲國。爲了轉移公衆視線，他將川島芳子派往上海，與當時駐上海的田中隆吉會合，陰謀在上海製造一起事端，爲日寇擴大侵華戰爭找藉口。
如何在上海挑起事端?這對川島芳子和田中隆吉而言並非難事，川島芳子說：“我認爲挑起事端，莫過於製造中日雙方的流血事件。如果能死幾個人，效果就更好了。”
川島芳子認識上海三友公司一個名爲吳平的員工。她找到吳平，聲淚俱下地控訴自己去妙法寺遊玩時，遭到了幾個日本和尚的調戲。吳平頓生憐香惜玉之心，說：“我替你出氣，這就去教訓一下他們!”
據資料記載，1932年1月18日午後4時左右，當5名日本僧侶像往常一樣從三友公司門前走過時，忽然從大門裏衝出20多個手拿棍棒的中國工人，向日本僧侶大打出手。在這次襲擊中，有3名日本僧侶受了重傷，其中一個叫水上秀雄的被送到醫院後，搶救無效死亡。
水上秀雄死亡的當天下午，川島芳子來到僑居上海的日本人組成的青年同志會，僞稱被打死的水上秀雄是她的一個親戚，聲淚俱下地請求這批日本青年爲她復仇。於是，30名青年同志會的會員組成了“支那義勇軍團”，經過周密部屬之後，於24日夜對三友公司進行了襲擊。雙方一場惡戰，互有死傷，擁有上千名職工的三友公司廠房在這次事件中被日本人放火燒燬。
日本駐滬總領事趁機向上海當局提出四項蠻橫要求：一、向日本道歉;二、嚴懲兇手;三、負擔被害僧侶醫藥費、贍養費;四、立即解散上海各界抗日團體，取締抗日活動。川島芳子對駐滬總領事說：“這最後一條要求最重要!”可見她頗有心計，抓得住鬥爭要領。
上海市市長吳鐵城遵照南京國民黨政府關於不抵抗的指示，一再退讓，委曲求全，全部接受了日方提出的四項要求。
田中隆吉和川島芳子認爲他們在上海挑起的中日衝突規模還不夠大，未能達到他們預想的目的，於是繼續煽風點火。他們用手槍威逼有影響的在上海經商的日本民間人士福島喜三出面請求帝國政府立即出兵上海。
川島芳子利用其特殊的身份，經常出席上流社會的舞會，她從國民黨行政院長孫科嘴裏掏出了“蔣介石下野”的消息。她又以記者身份從蔡廷鍇軍長那裏，摸清了十九路軍堅決抗戰的意向。情報密告日本東京，日本政府根據上述情況，悍然決定侵犯上海。就這樣，震驚中外的上海“一·二八”事變爆發了!
關東軍高參板垣大佐對策動“一·二八”事變的陰謀作了很高的評價，說：“多虧這一擊，滿洲獨立才得以成功!”川島芳子從此聲名鵲起，被贊爲“，麗人手腕，東方諜雄”。
