在得知毛泽东于12日傍晚安抵北京后，林彪内心异常恐慌，他立即指令安排飞机，南据广州，准备造成“割据”局面。一时间，林彪集团一片忙碌。据军委电话总机话务员通话记录单记载，短时间内，林彪、叶群与黄永胜、吴法宪、李作鹏等人接转电话达五十一次之多。为了掩护南逃的准备活动，遮人耳目，林彪、叶群特地为女儿林立衡举行了订婚仪式。此后，又安排在大厅里放映电影。
就在这时，林立果从北京乘256号三叉戟飞机飞抵山海关机场，驱车至北戴河。从他的谈话中，林立衡得知了叶群、林立果即将带林彪离开北戴河，目的地是广州，黄、吴、李、邱是他们一伙，预定明天上午从北京同时起飞，她将这一情况报告中央办公厅。汪东兴立即打电话找周恩来。周恩来当时正在人民大会堂福建厅主持修改《政府工作报告》，听到汇报后，问汪东兴：“报告可靠吗?”
汪东兴回答：“可靠。”
周恩来感觉势头不好，立即向吴法宪查问：“空军一架三叉戟飞机到了山海关是怎么回事?立即要飞机回来，不准带任何人回北京。”
吴法宪支支吾吾地应付着：“那架飞机执行夜航试飞任务，现在出了故障，飞不回来了。”
周恩来斩钉截铁地命令道：“既然飞不动了，飞机就停在那里不准动。”
晚上十一点半钟，周恩来接到叶群的电话，她用试探的语气说：“总理啊，有件事要向您报告，林彪同志想动一下。”
“他准备到哪里去?”周恩来以他独有的冷静问：“是想空中动还是地面动?”
叶群说：“想坐飞机，空中动。”
“哦?!你们准备了吗?调了飞机没有?”周恩来突然追问着。
“没有，没有。”叶群本能地作出反应：“林彪同志让报告总理后再调。”
周恩来接着问：“林副主席的身体怎么样?需要的话，我去北戴河看一看林彪同志。”
叶群立刻警觉起来，她怕精明的周恩来看出破绽，连忙阻止：“你到北戴河来，林彪就紧张，更不安。总之，总理不要来。”
叶群的一个电话，使双方都明白了端倪。周恩来从电话中进一步证实了林立衡报告的真实性。林彪、叶群则从周恩来的口气和问话中，感到党中央已经觉察了他们的阴谋活动，并且已经采取了防范措施，南飞广州的计划又要落空。慌乱和恐惧之下，他们决定外逃。
林彪害怕周恩来到北戴河来，说：“我也不休息了，今晚反正睡不着觉。你们赶快准备东西，我们马上走。”
叶群更加惊慌失措，附合道：“越快越好。”
深夜12点整，林彪登上红旗轿车，与叶静、林立果、刘沛丰等人一起直趋山海关机场。
本来，林彪一家是无法登机起飞的，因为在接到叶群的电话后，经验丰富的周恩来采取了预防措施。他打电话给李作鹏(山海关机场归海军管)：“停在山海关机场的那架256号专机不要动，要动的话，必须有我、黄永胜、吴法宪和你，四个人一起下的命令才能飞行。”周恩来还告诉李作鹏：“林彪可能夜航，夜航不安全，不要夜航。林彪到机场时，要林彪直接打电话给我。”李作鹏把总理的指示篡改为：“四个首长其中一个首长指示放飞才放飞。”
13日零点22分，林彪等人乘坐的红旗轿车停在三叉戟飞机旁。没等客梯打开，他们便顺着驾驶舱放下的吊梯一个个往上爬。林彪身体虚弱，行动不便，叶群在前面拽，林立果在后面推，生拉硬扯地将林彪塞进驾驶舱。机组人员还没有上齐，舱门未关好，飞机就急促起动、滑行，于零点32分升空。
目睹林彪等人的反常行为，山海关机场空勤人员面面相觑，机场负责人曾三次报告李作鹏，谓没有接到首长关于放飞的命令，如果256专机强行起飞怎么办?李作鹏拒不答复。
专机起飞后，周恩来、汪东兴同时赶到毛泽东住所汇报。毛泽东大口大口地吸着烟，沉默不语。很显然，事态发生如此急剧的变化，出乎他的意料。正汇报时，吴法宪从西郊机场打来电话，称专机向北飞行已有三十多分钟，即将由张家口一带飞出河北、进入内蒙，请示要不要派歼击机拦截。毛泽东脸色一沉，断然拒绝：“林彪还是我们党中央的副主席，天要下雨，娘要嫁人，不要阻拦，由他去吧。”周恩来还想作最后的努力。他发布“禁空令”：关闭全国机场，所有飞机停飞，开动全部雷达监视天空。他还询问调度员：“用无线电向256号专机呼叫，他们能不能听到?”
调度回答：“能听到。”
周恩来说：“我要对潘景寅驾驶员讲话，请给我接上。”
调度员说：“他开着机器，但不回答。”
周恩来说：“那就请你向256号飞机发出呼叫，希望他们飞回来，不论在北京东郊机场或西郊机场降落，我周恩来都到机场去接。”
专机不作回答，继续往北飞。13日1点55分钟，飞机在中蒙边境上空消失。
从强行升空到逃出国境，256三叉戟在国境内飞行时间达九十三分钟，有足够的时间判断它的去向，有足够的时间安排歼击机或导弹进行拦截，以阻止其叛逃的企图。为什么不采取这些措施呢?事后，周恩来、叶剑英从不同侧面作了解释：
九一三事件后不久，周恩来在广州给部队领导机关作报告时，谈到他当时没有下令打掉林彪座机时说：“林彪是党中央副主席、军队的副统帅，我仅是一个政治局常委，在军队中又没有挂职，怎能命令部队打掉党章规定的接班人?如果命令部队把林彪打下来，怎么向全党、全军和全国人民交待呢?”
叶剑英一次在跟乔冠华、章文晋、熊向晖谈话时，又触及了这一话题：“林彪乘飞机叛逃，本来可以用导弹打下来的。如果打下来了，解释不清楚，所以毛主席说‘天要下雨，娘要嫁人，由他去吧’。”
毛泽东没有下令取林彪的性命，而是冷眼旁观，看着自己的接班人逃逸国境。
