1964年10月16日，世界上发生了两件大事，一是中国第一颗原子弹爆炸成功，二是苏联赫鲁晓夫下台，周恩来后来戏称是中国用原子弹送瘟神。
赫鲁晓夫下台后，中国共产党想利用此契机改善与苏联共产党的关系，争取扭转中苏关系恶化的趋势。毛泽东提议并经党中央讨论，决定由周恩来率党政代表团赴莫斯科祝贺十月革命胜利47周年。
代表团出访的前一天，周恩来还在上海，他是与罗瑞卿专程去欢迎途经上海的时任印尼总统苏加诺，并与他会谈。直到出访当天凌晨两点半钟，周恩来才乘专机从上海赶回北京，在北京西郊机场落地时已是凌晨5点多钟了。按计划当天上午8点钟，代表团要从东郊机场起飞飞莫斯科。周恩来没有休息，又按时赶到东郊机杨。
11月5日，周恩来率中国党政代表团乘坐空军专机师的两架伊尔-18型飞机飞往莫斯科。当时的两名机长分别是师长胡萍和副师长时念堂。
周恩来是久经考验的政治家、外交家，有着过人的洞察政治风云的能力。此次前往莫斯科，周恩来凭着自己对苏联领导人的了解，做好了随时回国的准备。他要求机组成员要提高警惕，特别是要确保飞机安全。
不出周恩来所料，在苏联国庆招待会上发生了一起严重的政治事件。苏联国防部长马利诺夫斯基元帅当着周恩来、贺龙等中国党政代表团成员的面，公然干涉中国内政，攻击污辱毛泽东，胡说什么“不要让赫鲁晓夫和毛泽东妨碍我们”，“我们已把赫鲁晓夫搞下台，现在该你们把毛泽东搞下去了”。面对这一挑衅，周恩来当面予以驳斥，并率中国党政代表团全体成员愤然离场，以示抗议。
后来苏联主要领导人虽然就马利诺夫斯基的言论向中国党政代表团表示道歉，但毫无诚意，仍以“老子党”自居。周恩来审时度势，觉得再留苏联不仅无益，还可能遭遇不测，决定提前回国。因担心苏方阻扰行程，具体归国日期事先没有向苏方通报。
当时，为了保密，将机组成员召集到大使馆的密室，因密室也可能有窃听器，在给机组成员下达任务时，不说话，而是用写纸条的方式，要求机组成员提前把飞机准备好，走时再临时通知苏方。用写纸条的方式给专机组下达任务，在专机部队的历史上是罕见的。
为了不让苏方提前知道中国党政代表团回国的准确时间，机组成员事先也不向苏方申请加油车，而是起飞前临时在机场拦截加油车给飞机加油。1964年11月13日深夜，中国党政代表团专机冒着大雪起飞，于次日下午16点10分安全降落在北京东郊机场。毛泽东、刘少奇、朱德、董必武、邓小平等党和国家领导人、各民主党派负责人及数千群众到机场迎接。
当时北京的气候已相当寒冷，周恩来在下机前本已穿好了大衣，可是当他看到毛泽东没穿大衣，冒着寒风向飞机走来时，又立即脱去大衣，健步走下舷梯，快步迎向毛泽东。俩人亲切交谈后，周恩来跟随毛泽东绕场一周，向欢迎的群众挥手致意。此时机场沸腾了，“毛主席万岁！”“中国共产党万岁！”的欢呼声和锣鼓声响彻云霄。这样热闹的场面在机场并不多见。
周恩来回京的第二天晚上，宴请机组成员以表感谢。席间，邓颖超对机组成员说：“毛主席非常关心总理，关心你们。你们起飞后，主席就随时了解动态，你们到达机场上空时，我向主席报告，主席说，飞机没有落地，我还是不放心。直到飞机落地后，主席才高兴地说，我这才放心了。”
周恩来拥戴敬重毛泽东，毛泽东信任关心周恩来，邓颖超的一席话，深深感动了机组成员。毛泽东冒着严寒迎接周恩来的感人画面，一直深深地印在他们的心中。
抗美援朝的一大好处，是苏联的全面援华。数以千计的苏联专家，帮助建立起了中国的教育体系，军事工业体系和重工业体系。
北京的八大学院，其院系体制和校园格局基本上照抄莫斯科的相应学院。