到1970年，毛泽东已经怀疑林彪有可能在他还活着时就计划篡权，在1971年夏末开始准备解决林彪问题。他首先接见了林彪手下的主要军队领导人，以确保他们对自己的忠诚。

1971年9月初毛泽东乘火车从杭州回北京时，列车在上海停下。由于他对林彪深怀戒心，担心个人的安全，因此没有离开火车，而是让上海的前造反派头头、时任上海市革委会副主任的王洪文和南京军区司令员许世友登上他的火车。

当林彪之子林立果在9月12日得知毛泽东已经回京后，林家人立刻变得惶惶不安。林立果调来飞行机组和一架飞机，载着林彪夫妻、他自己和几个追随者连夜逃往苏联。但是飞机并没有抵达目的地，它坠毁于蒙古，机上无一人生还。

邓小平最先是从用短波收音机听新闻的儿子邓朴方那儿得知了坠机事件。但是他等了将近两个月，直到这条消息正式公布之后，才采取了行动。11月6日，当林彪坠机的文件传达到县一级时，邓小平、卓琳和他们上班的工厂里大约80名工人得到通知，要花两个小时去听有关林彪罪行的中央文件。邓小平听力不好，所以被允许坐在前排，而且可以带一份文件回家阅读。

林彪死后有不少人认为，毛泽东很快就会让邓小平回来担任要职。邓小平本人肯定也这么想。听过关于林彪的正式文件两天后，虽然此前被告知不要再给汪东兴写信，他还是鼓起勇气给毛主席发出了一封信。邓小平很清楚什么样的信最能打动毛泽东，他在请求把自己的两个小儿子安排在江西他的身边工作后，又写道：

林彪(的暴露)是非常突然的，我对那些罪该万死的罪恶行动感到十分的震惊和愤慨。……如果不是由于主席和中央的英明的领导和及早地察觉，并且及时地加以解决，如果他们的阴谋得逞，不知会有多少人头落地。……我遵照主席指示，努力通过劳动和学习自我改造。……我个人没有什么要求，只希望有一天还能为党做点工作，当然是做一点技术性质的工作……使我有机会能在努力工作中补过于万一。

话虽然说得谦卑，但是邓小平心中有数，毛泽东对于像他一样敢作敢为、善于应变的干部，不可能不委以重任。