ร.อ.โผน อินทรทัต เดินทางโดยทางเท้าตามลำพังจากเมืองล่าซึ่งอยู่ตอนใต้ของจีนเข้าสู่ลาวทางแขวงพงสาลี แล้วข้ามแม่น้ำโขงเข้าสู่ประเทศไทยทางจังหวัดน่าน และเดินทางต่อไปจังหวัดแพร่ โดยขณะที่เดินทางเข้าเมืองไทย ร.อ.โผน ได้ใช้ชื่อแฝงว่า "นายไทย รักไทย" เพื่อความปลอดภัย

ในที่สุด ร.อ.โผนก็เข้ามอบตัวกับเจ้าหน้าที่ตำรวจและถูกส่งไปพบกับ พล.ต.อ.อดุล อดุลเดชจรัส และถูกส่งต่อไปพบกัน นายปรีดี พนมยงค์ หัวหน้าขบวนการเสรีไทย เพื่อแจ้งข่าวสารต่างๆ หลังจากนั้น พล.ต.อ.อดุล อดุลเดชจรัส จึงให้ตำรวจสันติบาลพา ร.อ.โผน ไปส่งที่ที่อำเภอเชียงของ จังหวัดเชียงราย เพื่อเดินทางกลับไปประเทศจีนอีกครั้งหนึ่งก่อนที่จะเดินทางไปประสานกับ ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมชที่กรุงวอชิงตัน

เมื่อถึงเชียงราย ร.อ.โผนได้พบกับนายทหารชั้นผู้ใหญ่แห่งกองทัพพายัพบางนาย ซึ่งได้รับมอบหมายให้ปฏิบัติภารกิจของขบวนการเสรีไทยด้วย อาทิ พล.ต.พิชัย หาญสงคราม เสนาธิการกองทัพพายัพ เป็นต้น การประสานงานกับกองทัพพายัพของ ร.อ.โผน มีส่วนช่วยให้การเดินทางเข้าประเทศไทยของ ร.ต.อายุส อิศรเสนา ณ อยุธยา นายทหารเสรีไทยสายสหรัฐอเมริกา รุ่นที่ 2 ซึ่งปฏิบัติการอยู่กับกองทัพพายัพมีความสะดวกและราบรื่นยิ่งขึ้น ร.ต.อายุส พบกับ ร.อ.โผนที่ซือเหมาก่อนที่ ร.ต.อายุสจะออกเดินทางกลับสู่ประเทศไทย

ร.อ.โผน เดินทางไปกรุงวอชิงตันเพื่อรายงานให้ ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมชทราบถึงเรื่องราวของขบวนการเสรีไทยภายในประเทศไทย ที่มีนายปรีดี พนมยงค์ ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์เป็นหัวหน้า และพล.ต.อ.อดุล อดุลเดชจรัส เป็นรองหัวหน้า ตลอดจนแนวทางการประสานงานระหว่างกองบัญชาการเสรีไทยภายในประเทศกับเสรีไทยในสหรัฐอเมริกา รายยงานจากนายทหารเสรีไทยสายอเมริกาที่ได้เดินทางเข้าประเทศไทยแล้วกลับไปกรุงวอชิงตัน 2 นาย คือ ร.อ.โผน อินทรทัต และ ร.ท.การุณ เก่งระดมยิง ทำให้ ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมชเข้าใจถึงสถานการณ์ของประเทศไทยรวมทั้งสถานภาพของขบวนการเสรีไทยภายในประเทศดียิ่งขึ้น จนสามารถประสานงานกับผู้แทนของกองบัญชาการเสรีไทยภายในประเทศที่นายปรีดี พนมยงค์ให้เดินทางมากรุงวอชิงตันในปี 2488 คือ นายกนต์ธีร์ ศุภมงคล, พระพิศาลสุขุมวิท และหลวงสุขุมนัยประดิษฐได้