1964年10月16日，世界上發生了兩件大事，一是中國第一顆原子彈爆炸成功，二是蘇聯赫魯曉夫下台，周恩來後來戲稱是中國用原子彈送瘟神。
赫魯曉夫下台後，中國共產黨想利用此契機改善與蘇聯共產黨的關係，爭取扭轉中蘇關係惡化的趨勢。毛澤東提議並經黨中央討論，決定由周恩來率黨政代表團赴莫斯科祝賀十月革命勝利47周年。
代表團出訪的前一天，周恩來還在上海，他是與羅瑞卿專程去歡迎途經上海的時任印尼總統蘇加諾，並與他會談。直到出訪當天淩晨兩點半鍾，周恩來才乘專機從上海趕回北京，在北京西郊機場落地時已是淩晨5點多鍾了。按計劃當天上午8點鍾，代表團要從東郊機場起飛飛莫斯科。周恩來沒有休息，又按時趕到東郊機楊。
11月5日，周恩來率中國黨政代表團乘坐空軍專機師的兩架伊爾-18型飛機飛往莫斯科。當時的兩名機長分別是師長胡萍和副師長時念堂。
周恩來是久經考驗的政治家、外交家，有著過人的洞察政治風雲的能力。此次前往莫斯科，周恩來憑著自己對蘇聯領導人的了解，做好了隨時回國的準備。他要求機組成員要提高警惕，特別是要確保飛機安全。
不出周恩來所料，在蘇聯國慶招待會上發生了一起嚴重的政治事件。蘇聯國防部長馬利諾夫斯基元帥當著周恩來、賀龍等中國黨政代表團成員的麵，公然幹涉中國內政，攻擊汙辱毛澤東，胡說什麽“不要讓赫魯曉夫和毛澤東妨礙我們”，“我們已把赫魯曉夫搞下台，現在該你們把毛澤東搞下去了”。麵對這一挑釁，周恩來當麵予以駁斥，並率中國黨政代表團全體成員憤然離場，以示抗議。
後來蘇聯主要領導人雖然就馬利諾夫斯基的言論向中國黨政代表團表示道歉，但毫無誠意，仍以“老子黨”自居。周恩來審時度勢，覺得再留蘇聯不僅無益，還可能遭遇不測，決定提前回國。因擔心蘇方阻擾行程，具體歸國日期事先沒有向蘇方通報。
當時，為了保密，將機組成員召集到大使館的密室，因密室也可能有竊聽器，在給機組成員下達任務時，不說話，而是用寫紙條的方式，要求機組成員提前把飛機準備好，走時再臨時通知蘇方。用寫紙條的方式給專機組下達任務，在專機部隊的曆史上是罕見的。
為了不讓蘇方提前知道中國黨政代表團回國的準確時間，機組成員事先也不向蘇方申請加油車，而是起飛前臨時在機場攔截加油車給飛機加油。1964年11月13日深夜，中國黨政代表團專機冒著大雪起飛，於次日下午16點10分安全降落在北京東郊機場。毛澤東、劉少奇、朱德、董必武、鄧小平等黨和國家領導人、各民主黨派負責人及數千群眾到機場迎接。
當時北京的氣候已相當寒冷，周恩來在下機前本已穿好了大衣，可是當他看到毛澤東沒穿大衣，冒著寒風向飛機走來時，又立即脫去大衣，健步走下舷梯，快步迎向毛澤東。倆人親切交談後，周恩來跟隨毛澤東繞場一周，向歡迎的群眾揮手致意。此時機場沸騰了，“毛主席萬歲！”“中國共產黨萬歲！”的歡呼聲和鑼鼓聲響徹雲霄。這樣熱鬧的場麵在機場並不多見。
周恩來回京的第二天晚上，宴請機組成員以表感謝。席間，鄧穎超對機組成員說：“毛主席非常關心總理，關心你們。你們起飛後，主席就隨時了解動態，你們到達機場上空時，我向主席報告，主席說，飛機沒有落地，我還是不放心。直到飛機落地後，主席才高興地說，我這才放心了。”
周恩來擁戴敬重毛澤東，毛澤東信任關心周恩來，鄧穎超的一席話，深深感動了機組成員。毛澤東冒著嚴寒迎接周恩來的感人畫麵，一直深深地印在他們的心中。
抗美援朝的一大好處，是蘇聯的全麵援華。數以千計的蘇聯專家，幫助建立起了中國的教育體係，軍事工業體係和重工業體係。
北京的八大學院，其院係體製和校園格局基本上照抄莫斯科的相應學院。