In Hoogeveen sluit hij zich aan bij de Centrale Inlichtingendienst, de inlichtingen- en veiligheidsdienst van de Nederlandse regering in ballingschap, en bij de Ordedienst, een verzetsorganisatie die zich bezighoudt met het illegaal verzamelen van inlichtingen. Pleunis zorgt voor geheime telefoonaansluitingen en luistert gesprekken af. Hierdoor kan hij een aantal arrestaties voorkomen.
Ook is Pleunis zendamateur en onderhoudt hij de districtszender in Hoogeveen. Echter, de hele zendorganisatie wordt opgerold als die wordt verraden door Geessien Bleeker, een koerierster bij een verzetsgroep die na haar arrestatie collaboreert met de Duitsers.
Op 10 februari 1945 wordt Pleunis gearresteerd en gevangen gezet in het huis van bewaring in Assen. Op 8 maart 1945 wordt hij bij Woeste Hoeve, samen met 116 anderen gefusilleerd, als vergelding voor een mislukte aanslag op een SS-generaal.