1940年，周恩来右臂痊愈了，临行前，斯大林却急忙从克里姆林宫赶过来，对周总理说“周恩来同志，祝你身体健康，”又送了周总理一件皮大衣，大衣被周总理一连穿了24年，直到1964年，这一件皮大衣才被周总理的卫士捐赠给博物馆。
这一次去苏联治病，还是蒋介石亲自派大飞机接的周总理，起初苏联也要派飞机去接，蒋介石之后勃然大怒，大发雷霆，表示不允许苏联的飞机过来，周总理一定要坐国民党政府的飞机。
在1937年，因马匹受惊，周总理摔伤，导致了右臂粉碎性骨折。延安的治疗条件很差，各种治疗方案试了一个多月，却迟迟不见成效。周总理的右臂始终呈现半弯曲状态，一直无法伸直。而且疼痛加剧，肌肤也已然呈现萎缩状态，若再不及时治疗，手臂可能便彻底无药可救了，有可能导致终生残疾。
当时中共中央十分着急，打算送周总理前往苏联治病。莫斯科的医疗条件较好，也能让周总理得到较好的治疗。可是1937年，是抗战时期，交通工具本就奇缺，延安也没有飞机，只能向国民政府发出请求。
航委会在接到此消息后，也一直是推三阻四，表示抗战时期航空物资调配困难，而且周总理身份特殊，他们不好做主。
所幸没多久，苏联那边便提出他们将亲自派飞机，将周总理接去莫斯科治病。蒋介石得知后那是大发雷霆，勃然大怒，直接电令航委会“现在就派飞机去延安接周恩来。”当时蒋介石身边的幕僚，后来在日记中回忆了了此事“延安称莫斯科已派飞机来接，委座得知此事甚怒，要航委会一定要派飞机去接送，不允许苏联飞机来接。”
原来，当时苏联经常无视国民党政府，直接自由出入西北国境。将其当成了自己的地盘。就算就处于抗战的非常时期，苏联的举动，显然也有侵害主权之嫌。如今，周总理右臂受伤要去苏联治疗，国民政府若不主动派飞机，无疑又给苏联越境提供了绝佳的理由。
所以蒋介石罕见的发了雷霆之威，立刻责令航委会马上派飞机去接。航委会提出的所谓物资调配困难的理由，对蒋介石而言反正而更是火上浇油，周总理还兼任政治部中教副部长，要去苏联疗伤，国民党如果连专机都开不出，那不是狠狠打了他蒋介石的脸吗？
在蒋介石的“特殊关照”之下，在19319年8月27日，美式的道格拉斯大客机带着邓颖超，周总理，王稼祥一行人去往了苏联。9月14日，周总理进克里姆林宫医院，苏联的专家立刻紧急进行了三次大会诊。
通过重重考量，提出了两个治疗方案，第一个便是进行大手术，股肘拆开另行接骨，愈合后手臂便可以运作自如，但是缺点就是花费的时间长，能有极大的痛苦，会有手术失败的风险。第二种方案是不开刀，采用按摩治疗。消耗的时间短，但是无法达到最佳的疗效，手臂甚至可能只能40度~60度之内活动。
周总理坚持要选择第二种治疗方案“国内现在很忙，不能长时间留在国外治病。”邓颖超等人几次三番劝说，党中央又十分关注，可是周总理坚持不肯选择第一种治疗方案。
苏联联专家又提出了一个适中的方案，便是进行一个小手术，切一小块儿突出的骨头，然后剩下的采用按摩的方法治疗。
手术后不久，周总理的胳膊可以弯曲45度，但完全恢复是不可能的，相当于半残废状态。治疗过程也是极其痛苦的，周总理的胳膊需要被按在一定角度上强行固定，再进行按摩，让萎缩的肌肉恢复生机。
疗程极度痛苦，周总理豆大的汗珠也常一颗颗往下掉。仍然忍痛照常工作，周总理说“工作比我的病重要。”在那段期间，周总理还撰写了5.5万字的《中国问题备忘录》，表达了中国一定会战胜日本帝国主义的决心。
斯大林看后赞赏不已，特意召开政协会议就中国问题进行严肃讨论。当时的季米特洛夫也特意在家中宴请周总理，并表示“替我向中国抗日战士问好，我相信，中国离革命胜利已经不远了，我对此十分有信心。”在1940年2月，周总理要离开莫斯科返回国内。
临行前，斯大林特意从克里姆林宫赶出来，对周总理说“周恩来同志，祝你身体健康！”
