พระองค์เจ้าเฉลิมพลฑิฆัมพร เป็นหัวหอกสำคัญในการตามล่าปรีดี พนมยงค์ ในช่วงเหตุการณ์รัฐประหารในประเทศไทย พ.ศ. 2490 พระองค์เป็นผู้แจ้งขอเครื่องบินเพื่อติดตามโจมตีปรีดีและคณะ ที่ได้หลบหนีไปทางน้ำ ซึ่งทางคณะรัฐประหารก็ได้จัดการให้ตามที่พระองค์ต้องการ จากนั้นพระองค์เจ้าเฉลิมพลฑิฆัมพรพร้อมด้วยพ.ท.ละม้าย อุทยานานนท์ จึงได้ขึ้นเครื่องบินของกองทัพอากาศจากดอนเมืองมุ่งตรงไปสมุทรปราการเพื่อติดตามโจมตีเรือลี้ภัยของปรีดีและคณะ และได้ทำการบินค้นหาตั้งแต่ปากน้ำลึกเข้ามาในลำน้ำเจ้าพระยา และบินกว้างออกไปทั่วปากอ่าวแล้วล้ำลึกออกไปในทะเล แต่ก็ไม่สามารถตรวจพบเรือของปรีดีได้ เพราะสภาพอากาศที่มืดคลุ้มไปทั่ว ประกอบกับลมที่พัดแรงอย่างผิดปกติ ทำให้ทัศนะวิสัยเลวลงจนเครื่องบินไม่สามารถปฏิบัติการค้นหาได้ จนสุดท้ายปรีดี พนมยงค์ สามารถหลบหนีออกไปจากประเทศไทยได้สำเร็จ[1]