9月，由中央军委安排，陈毅从中南海搬到北新桥永康胡同7号。9月21日，听“九一三”事件的传达，以后连续几天参加中央召开的老干部座谈会。陈毅拿着自己在医院写的几行提纲，一口气讲了两个多小时。第二天又讲了一上午。刚讲完，一股鲜血从鼻孔冲出来，从此再也没有下床。11月6日，陈毅的病情突然恶化，不能进食，只能靠输液维持。11月下旬，陈毅住进北京日坛肿瘤医院。为解决进食问题，周恩来批准给陈毅做手术。术后病情略有好转，年底，陈毅又持续昏迷。
1972年1月2日下午，李先念来看陈毅。陈毅费力地睁开眼睛，说谢谢你，老同志了，这天深夜，周恩来接到医生报告，陈毅神志非常清醒，似回光返照。周恩来立即从人民大会堂赶来与陈毅长谈。1月3日，陈毅陷入昏迷。1月4日下午，叶剑英刚离去，陈毅醒了，问叶帅来了没有，很快又昏迷过去。经医生抢救，恢复自主呼吸，认出守在床边的夫人和四个孩子。女儿姗姗握住爸爸的手，贴在爸爸嘴边，听他说“一直向前，战胜敌人”这是陈毅留给家人的最后遗言。1月6日16时20分，叶剑英闻讯赶来，泪流满面地从口袋里掏出一张纸，上面抄着毛泽东为“二月逆流”平反的一段话。张茜叫姗姗赶快念，姗姗说，爸爸如果你听得到，就闭一闭眼睛。陈毅立即闭了闭眼睛。叶剑英和张茜几乎同时让念第二遍。而这时陈毅的眼睛虽然还睁着，却没有反应了。1972年1月6日23时55分，陈毅逝世。
双目失明的刘伯承极为悲痛，被人搀到医院，人还没进门，哭声先冲进去了。刘伯承用手代眼，从陈毅的面部摸到胸部，不停地说，陈老总啊，我刘瞎子离不开你这根“拐杖”哟，在场者无不失声痛哭。
