林彪因周恩來的追查，感到陰謀敗露，倉皇改變南逃計劃，改為叛逃蘇聯。十三日凌晨，林彪乘三叉戟飛機強行起飛。周恩來下令雷達緊密跟蹤飛機。   周恩來向毛澤東匯報，毛澤東表示，天要下雨，娘要嫁人，由他去吧。十三日凌晨，林彪飛機飛越中蒙邊界，在溫都爾汗附近墜毀。九月十四日下午，連續工作五十個小時后準備休息的周恩來，接到中國駐蒙古大使館特急報告，獲悉林彪機毀人亡的確切消息。   

經過了幾次焦灼的談判之后，中美雙方就公報草案達成了初步協議。在此期間，毛澤東看穿美國企圖利用中國恢復聯合國席位的時機，來制造兩個中國的局面，堅決表示絕不上美國的賊船，延緩重進聯合國的時間。