当林彪的座机起飞后，毛泽东主席和周恩来总理都不知道他的真实意图和最终去向。周恩来只知道情况有异，问题严重，于是下令打开雷达，严密监视。
9月13日上午，周恩来召集军委和总参有关领导开会，分析林彪外逃可能出现的军事动向，研究内防政变、外防侵略的兵力部署。决定集中3个机械化师、2个坦 克师、1个炮兵师、4个警卫师，共10个师的精锐部队，由北京卫戍区统一指挥。京北南口，京东首都机场，京南保定以北，是重点防御地区；防空降、防机降、 防机械化部队突袭，是主要作战方式。当晚，各部队进入了预定作战区域。
中南海内加强了警戒，增加了警卫兵力，修筑了掩体，架设了机枪和防空武器。毛泽东悄悄搬出了中南海原来的住房，来到人民大会堂118厅暂住。
9月14日上午，外交部专门研究了外交对策。当时作了四种估计：（一）由林彪出面公开发表叛国声明；（二）由林彪或其他人通过外国广播或报纸 发表谈话；（三）林彪及其追随者暂不露面，也不直接发表谈话，由外国通讯社客观报道林彪已到达某国某地；（四）暂不发表消息，以观国内动态。会议分别讨论 了在上述情况下的对外交涉和如何表态问题。据说，针对第一种可能，还起草了《政府声明》的稿子，以备急需。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社 2001年版，第169～171页）
这一切都说明，毛泽东和周恩来都对林彪的出逃颇感意外，都不知道林彪出逃后会采取什么样的举动，中国所面临的会是什么样的局面，他们作了最坏的打算。
