林彪一行前脚刚走，周恩来随即便接获报告。身为党的副统帅的林彪最后竟然走上绝路，自绝于党，这不能不使他内心受到极大的震撼。本来，周氏是个久经政治斗争的老手，素以善于应付各种复杂棘手的局面着称，但这一回却在拦阻林彪的问题上出现了明显的疏漏。不知是由于顾虑林彪仍是党的法定接班人而不便采取行动还是另有什么考虑，譬如想等判明林彪的确实去向后，再禀报毛泽东作进一步的处置？抑或是在不动声色之中贯彻毛的指令，故意放林彪走？总之，他当时并没有断然下令强行拦截，而先前下令封锁停候在山海关机场的林彪专机的举措又被李作鹏暗中做了手脚。这样一来，自然坐失先机，在无形之中让林彪得以出走。
　　事实上，北戴河距离山海关机场至少还有四十分钟的车程，如果周恩来当机立断的话，一杆子插到底，直接下令把山海关机场控制起来，林彪是根本走不成的。当时，吴法宪就曾从旁提醒过周这一点，还建议他让李作鹏给山海关机场下令，在跑道上摆汽车，拦阻飞机起飞。73周当时虽然答应了，实际上却并没有落实下来。这种明显的举措失当，对为人行事一向精细周密的周恩来来说，实在是有些反常，不免让人感到其中可能另藏玄机。对此，事后周本人的解释是：“林彪逃跑时，我就在人大会堂电话机旁边，我拉住黄永胜，当时也没有想到林真的要跑，也可能他上去转一转，又下来，所以不好开枪打他。”
　　直到林彪的专机强行起飞后，周恩来才紧急行动起来。他立刻打电话向毛泽东报告此事，并采取了应变措施：指派李德生和纪登奎分别坐镇空军司令部和北京军区空军司令部，协助他掌握局面；同时又派警卫他多年的杨德中以中央政治局秘书的名义，带人去西郊机场，名为“协助”实则监视吴法宪。随后，他又驱车赶到中南海毛泽东的住地。
　　据知情人说，毛泽东刚一听到林彪出逃的消息时，不禁为之一怔，但很快便镇定下来，作出若无其事的样子。毛此时的心情大概很复杂，可以用“五味俱全”来形容。对毛来说，南巡之行尽管是谋定而动，但最后竟然闹出这样的结果，还是大大出乎意料之外。这让原先一心想抓林彪把柄，有意让他充分暴露的毛泽东感到事情不大好收场了。后来毛在谈到林彪事件时，曾为自己这样做开脱，说本来只是想拿掉林彪的接班人地位，“如果林彪承认错误，还可以当政治局常委”。但林彪却破罐子破摔，顽抗到底，自寻绝路。
　　虽说这正好提供了一个彻底解决林彪问题的机会，不必再拖泥带水了，但是毛泽东此刻却一点也没有如释重负的感觉，相反他马上便发现自己在政治上陷入了更大的困境之中。他和林彪之间的关系实在是太深了，彼此在政治上已经难分难解，利害攸关，一损俱损。林彪一旦出事，毛很难把自己摘乾净。想必在这时，毛才真切感受到同林彪闹翻在政治上对他的伤害，本是同根生，相煎何太急！出于一种十分复杂的心情，当林彪的飞机即将飞出国境时，毛决定网开一面，表示：“天要下雨，娘要嫁人，都是没法子的事，由他去吧！”
　　林彪的叛逃，给了一心想保持晚节的周恩来一个让毛泽东“板荡识诚臣”的机会。他知道林彪出逃对毛的震动很大，正在烦乱之中，便主动出来为毛分忧解难，在第一线指挥，把需要处置的事情全部承揽下来，作了各种紧急应变部署。顺便说明的是，周恩来当时并没有如外界所传的那样立即下达全国禁航令，而只是命令打开华北地区所有雷达监视林彪专机的去向，并指示调度员用无线电向二五六号专机喊话呼叫，希望他们飞回来，表示不论在哪里降落，“我周恩来都到机场去接。”
　　至于社会上广为流传的周恩来当时主张把林彪的座机打下来的说法，也是以讹传讹。其实，当时拦截飞机的主张是急于想和林彪划清界限的吴法宪提出来的。以周氏的为人来说，是不会在这样重大的问题上擅自作主的，何况又是如此敏感的问题，弄不好会让毛泽东起疑，所以更不会轻易表态，一定要请示毛本人来作决定。对此，周本人在林彪事件后讲述这件事时，说：林彪是党中央副主席，军队的副统帅，我仅是个政治局常委，在军队中又没有挂职，怎么能命令部队打掉党章规定的接班人？
　　事实上，据吴法宪回忆，周恩来当时在电话上劝阻了他，说：不忙，不忙，要请示一下主席。毛泽东听了周的报告后才说了那句“天要下雨，娘要嫁人”的话来。大概是由于这个原因，人们把这笔账算到了周的头上。甚至大陆官方的理论权威胡乔木生前会见外国访客时也援引了这一说法。周恩来的遗孀邓颖超对此很不满意，专门向邓小平告了状。不过，这已是后话了。
　　周恩来是在林彪座机飞越中蒙边界后下达全国禁航令的。内容是：从现在起全国所有飞机，没有毛主席、周恩来、黄永胜、吴法宪、李作鹏五人的联合命令，一律不准起飞；绝对不准任何飞机飞到北京来；并要各地空军一律听从大军区司令员的指挥。
　　据吴法宪回忆，周恩来当时把话说得很严重，说：法宪，如果有任何一架飞机闯进北京，我和你的头都要掉了。当时之所以还要拉上林彪的几员大将下达禁空令，是担心林彪在军中的党羽趁机起事，故借用黄永胜等人的名义压一下这些人。由此也可以看出周处理事情的老到。