对于邓小平主持中央日常工作以来所取得的显著成效，周恩来感到由衷的欣慰。8月26日晚，周恩来在医院会见即将返回柬埔寨的西哈努克亲王和宾努亲王。在一个多小时的会见中，周恩来热情赞扬邓小平，给两位亲王留下了深刻的印象。在场的柬埔寨民主团结政府大臣秀蒲拉西回忆说：“周称赞邓小平副总理，并说有邓代替他，他就感到放心了。”

　　9月7日，病情已经十分严重的周恩来不顾医护人员的在再三劝阻，坚持会见罗马尼亚党政代表团全体成员。他满怀信心地说：“我现在病中，已经不能再工作了，邓小平同志将接替我在国务院的工作。邓小平同志很有才能，你们完全可以放心，邓小平同志将会继续执行中国党和政府的内外方针。”这也是周恩来最后一次会见外宾。

　　9月20日下午，周恩来做住院后的第四次手术。邓小平、张春桥、李先念、汪东兴和邓颖超等在医院手术室外守候。在生死难料的情况下，周恩来把自己的全部希望寄托给了老战友邓小平。

　　进人手术室前，躺在手术车上的周恩来示意停下，轻声问：“小平同志来了吗?”邓小平立刻跨步靠近手术车。周恩来吃力地抽出手，紧握着邓小平的手说：“你这一年干得很好，比我强得多!” (《周恩来传》，第四卷，中央文献出版社)

　　5个小时的手术结束后，医生发现，周恩来体内的癌细胞已经扩散到全身，无法医治了。邓小平内心极为悲痛，他此时只能指示医疗组，尽一切努力，“减少痛苦，延长生命”。

　　12月20日，清晨7时，医院医护人员给邓小平打来电话请示，说周总理要找罗青长谈台湾问题。邓小平沉痛地说：“总理病成这个样，他要找谁就找谁。”12月28日午夜，医疗组对周恩来进行了抢救。邓小平被从睡梦中叫起，赶到305医院，陪同邓颖超一起守候在周恩来的病榻前。直到凌晨2时，10分，看见周恩来从死亡的边缘转回来，方才离去。

　　1976年1月8日，周恩来不幸病逝。1月15日，邓小平忍着心中的悲恸，代表中共中央在周恩来追悼大会上致悼词，深切缅怀老战友。邓小平的女儿毛毛回忆：“周伯伯病逝后，父母亲带领我们全家参加了在人民大会堂举行的隆重的追悼会。当最后走到周伯伯的遗像前，我们每个人都禁不住失声痛哭。”