林彪因周恩来的追查，感到阴谋败露，仓皇改变南逃计划，改为叛逃苏联。十三日凌晨，林彪乘三叉戟飞机强行起飞。周恩来下令雷达紧密跟踪飞机。周恩来向毛泽东汇报，毛泽东表示，天要下雨，娘要嫁人，由他去吧。十三日凌晨，林彪飞机飞越中蒙边界，在温都尔汗附近坠毁。九月十四日下午，连续工作五十个小时后准备休息的周恩来，接到中国驻蒙古大使馆特急报告，获悉林彪机毁人亡的确切消息。经过了几次焦灼的谈判之后，中美双方就公报草案达成了初步协议。在此期间，毛泽东看穿美国企图利用中国恢复联合国席位的时机，来制造两个中国的局面，坚决表示绝不上美国的贼船，延缓重进联合国的时间。