抗議國民黨當局的非法行為，諸如，中國法院審理在華享有領事裁判權的外國人違反中國有關法規；法院不允許被告聘請外籍律師、阻止律師瞭解案情；嫌疑犯被關押一年超過了中國法律允許的時限；被告被關押的一年中在六所監獄裡轉換，遭受非人待遇；開庭審理時公訴人拒絕向法庭出示證明被告有罪的物證和人證。當牛蘭夫婦以絕食相抗爭而處於昏迷狀態時，南京“第一模範監獄”監獄長鄺寬請來美國醫生協助他們強制犯人進食。當法官李勉同意宋慶齡和蔡元培兩人具保牛蘭夫婦時，司法行政部長羅文幹卻以“違背法治原則”為由橫加阻撓。所有這一切由法國路透社、德國新聞社、上海英文版《中國論壇》、《申報》等中外傳媒的連續報道很快傳播全球，聲援營救牛蘭夫婦，譴責國民黨法西斯行徑的國際性運動也因此達到高潮。愛因斯坦、蕭伯納、羅曼·羅蘭、德萊塞、杜威等數百名國際知名人士或聯名或單獨發出公開呼籲營救牛蘭夫婦，抗議國民黨當局。中華蘇維埃臨時政府由瑞金致電國民政府，要求釋放牛蘭夫婦，並以釋放蘇區所有帝國主義傳教士作為條件。

1932年5月27日，共產國際執委會透過224號檔案，決定公開譴責國民黨反動派對牛蘭夫婦的關押審判。此後《真理報》幾乎天天刊登牛蘭事件經過和審判過程的報道，文章冠以“工會秘書處於危險之中”、“絕食第九天”、“獄中遺囑”等醒目標題。一位西方記者寫道：國民黨軍事當局在審判一對外國夫婦的過程中，一分未得，滿盤皆輸。

1932年7月，宋慶齡發起組織“牛蘭營救會”並親任主席。她親自到南京找蔣介石、汪精衛、羅文幹交涉，數次親往監獄探望牛蘭夫婦，並兩次書面具保，要求送牛蘭夫婦保外就醫。當時數次絕食的牛蘭夫婦已不抱生還的希望，唯一擔憂的是他們的兒子吉米。雖然當時有幾家人表示願意撫養吉米，但是在牛蘭夫婦的心目中，宋慶齡是唯一可以信賴的人，也是知道他們真實身份的人，便請求宋慶齡出面，將吉米送到一個他們共同認識的德國人赫爾茲家中。

1932年8月19日，國民黨當局在中外輿論的譴責下，以擾亂治安、觸犯“危害民國緊急治罪法”的罪名，判處牛蘭夫婦死刑，援引大赦條例，減判無期徒刑。此後若干年，很少有人知道牛蘭一家人的下落。

1937年8月27日，日本侵略軍炮轟南京時，牛蘭夫婦逃出監獄，來到上海躲藏起來，此後近兩年的時間裡，他們沒有身份證明，缺少生活來源，而且按特工人員的紀律不能尋求蘇聯駐華公開機構的幫助。在宋慶齡的資助和幫助下，他們堅持下來，直到1939年，最終將一封救援信輾轉萬里送到了共產國際總書記季米特洛夫手中，牛蘭夫婦才得以順利地返回蘇聯。

牛蘭夫婦返回祖國後的命運有各種各樣的說法。有人認為牛蘭在中國期間與託派有來往，並由此推斷牛蘭夫婦回蘇聯後很可能九死一生。事實上，牛蘭夫婦後半生的生活是平靜的，而且一直沒有停止工作。1943年至1948年牛蘭曾擔任蘇聯紅十字會對外聯絡部部長，這也是他一生中的最高職務。此後他的工作崗位總是與中文有關，曾在兩所大學的漢語教研室搞研究工作，一直到1963年病故。牛蘭夫人於1964年病故前則一直從事她喜愛和擅長的語言研究和翻譯工作。牛蘭夫婦的兒子吉米1936年底回到蘇聯，在兩所國際兒童院裡度過了青少年時期，1944年回到莫斯科與父母團聚。

二萬美金的政治交易究竟屬於什麼性質的問題呢？牛蘭案件結束了，但這個交易線索卻無法割斷，結果卻導致佐爾格在中國工作的結束。

因為在這次交易背後，無形中留下了佐爾格情報組織和國民黨“中統”特務組織藕斷絲連的關係，也等於將他們的組織暴露在“中統”的視線之內。種種跡象表明，交易前的種種分析只是一種樂觀估計，特務己開始跟蹤、尋找他們。

為安全起見，莫斯科中央總部希望情報組織主要人員撤離中國。當時佐爾格堅持要留下來繼續工作，直到別爾津來電，告訴他中央對他有另外的安排，他才依依不捨地離開中國。在被召回莫斯科，結束他在中國的工作時，佐爾格曾無限留戀地說：“如果不是為了崇高的事業，我將在中國一直呆下去，我已深深地迷戀上這個國家了。”

佐爾格、方文、柳憶遙、肖炳實同時撤往莫斯科。方文小組只剩下一個陸海防，因他未參加營救牛蘭夫婦，也對這項工作毫不知情，故無需撤離上海。

佐爾格情報小組對中國革命給予了很大的幫助。小組所收集的情報大