1972年1月参加陈毅追悼会后不久，毛泽东再次病倒。并且来势凶猛，他休克了。经过医务人员的全力抢救，才苏醒过来。周恩来得知毛泽东病重的消息，立刻坐车从他的住所西花厅赶到毛泽东居住的游泳池看望。
1972年，周恩来已经出现便血的病象，他的身体迅速地消瘦下来。5月18日，周恩来经京、津、沪三地的著名专家确诊为膀胱癌后，立即报告毛泽东。
当毛泽东展开医生的报告单，一字一句地看完时，他的心情是那样的沉重。这种沉重的心情反映在他平时很少出现过的异样严肃的紧皱着眉头的脸上。毛泽东亲自指示由叶剑英、邓颖超、汪东兴和张春桥领导医疗组的工作。
早在1965年，医生发现周恩来患心脏病时，毛泽东即关心地请他“工作量减少一点，少看一点儿文件”。周恩来患癌症后，毛泽东又多次劝他“安心养病”，“节劳，不可大意”，并提出请邓小平出山，主持日常工作，以减轻周恩来的负担。
1974年2月，四届人大开过后，周恩来由于过度劳累，病情继续恶化，每天便血不止。毛泽东得知后，非常伤感。他躺在床上忍受着近乎失明的痛苦，费力地一字一句地对身边的工作人员说：“去打个电话问问总理现在的情况怎么样了。”
3月20日，周恩来用颤抖的手亲笔致信毛泽东：
“主席：最近4年来，我的大便中偶有潜血出现，但因消化系统好，未进行肠胃检查。这两年又因膀胱癌出现，尿中有血，易于计量和检查，故医疗力量集中于治疗膀胱癌。现膀胱癌经过两次开刀，3次电烧，已能稍稍控制……今年开会后（注：指四届人大），大便中潜血每天都有……进行食钡和灌钡检查，始发现大肠内接近肝部位有一肿瘤，类似核桃大，食物经此癌肿处蠕动甚慢，通过亦窄……而这一大肠内的肿瘤位置，正好就是40年前我在沙窝会议后得的肝脓疡病的地方……”
