1948年9月10日,罗广斌在成都家中被捕。关于他被捕的原因有几种说法:一种说法是被冉益智出卖的,罗广斌脱险前一直持这种观点,因他在受审时,叛徒冉益智(地下党重庆市委副书记)劝降罗广斌,并提及他的入党自传是用绿色稿签写的,有十几页,罗广斌联想到自传清楚地写明马识途是自己参加革命的引路人,因此认为是敌人借用马识途的名义诱捕自己,判定被捕是因冉益智出卖同志造成。一种说法是罗广斌的母亲不谨慎,把他回家的消息告诉查户口的人,并老虚央求保护,被特务侦察到,第二天就被捕了。一种说法是罗广斌的哥哥知道他回家,怕他闹事闯祸,因而让特务头子徐远举把他抓起来加以管教,但提出要求:必须确保罗广斌的生命安全。造成罗广斌被捕的原因确切地讲,首先出卖他的是地下党重庆市委书记刘国定,敌人通过叛徒之口得知罗广斌的身份,但对其下落不清楚;随后,罗广文向徐远举提供弟弟罗广斌的行踪,导致罗广斌被捕。
1948年3月1日,罗广斌赴秀山前,重庆地下党组织经过较长时间的考察,由刘国志、江竹筠介绍罗广斌入党,候补期9个月,其工作关系属于市委副书记冉益智领导的学运系统,刘国志曾将罗广斌的入党自传交给冉益智。按地下党组织的纪律,领导成员对各自领导的组织和人员的具体情况,一般是互不通报的。但市委书记刘国定心多手长,他从冉益智那里看到罗广斌的自传,知道罗广斌入党之事。
1948年4月,刘国定、冉益智相继被捕叛变,并竞相出卖川东地下党组织。刘国定抢先一步,供出罗广斌的身份;冉益智也将罗广斌参加革命的情况和盘托出。西南长官公署二处处长徐远举得知罗广斌是国民党第七编司令罗广文之弟,于是将罗广文约到重庆城内老街慈居西南长官公署二处处长办公室。
徐远举将罗广斌参加革命的详情告知罗广文,并向其保证不伤害罗广斌的性命。罗广文怕弟弟闹事闯大祸乱含敬,明确表态,同意徐远举派人逮捕罗广斌,帮助家人管教他,并告诉徐远举:家庭对弟弟太溺爱,他非常调皮,到处乱跑,家里对他已无可奈何,他已回家,住在成都家中。徐远举得到罗广斌在成都的消息后,立即派重庆绥靖公署侦讯科科长左志良于1948年9月5日由渝乘飞机至蓉。左志良抵蓉后,经过几天的侦察和周密安排,决定于1948年9月10日开始逮捕罗广斌的行动。
1948年9月10日上午,一个商人模样的人来到罗家找罗广斌,他声称带来一封署名为“马”的信件,需要亲自交给罗广斌。碰巧罗广斌与马识途约好1948年9月10日左右联络,此事除他们俩人外,没有第三人知道,因此,他对署名“马”的信件深信不疑,出门取信,被捕。罗广斌被捕后,在成都稽查处被关押了十多天。他的父母到监狱看他,劝他哗慎不要再坚持,共产党是没有出路的,希望他回归家庭,被罗广斌拒绝。9月下旬,左志良押解罗广斌,由成都坐飞机转到重庆,先后将罗广斌关押在渣滓洞和白公馆看守所。