正当林彪反革命集团紧张地策动武装政变的时候，毛泽东对阴谋有所警觉，突然改变行程，于9月12日回到北京。林彪慌忙中作出决定，13日带领黄永胜、吴法宪、李作鹏、邱会作等人南逃到广州，企图另立中央，分裂国家。9月12日，林立果、周宇驰分别布置南逃。胡萍等安排了南逃广州的飞机8架，于9月12日晚派256号专机送林立果去山海关，供在北戴河的林彪、叶群和林立果使用。9月12日深夜，林彪、叶群、林立果得知周恩来追查专机去山海关的情况后，十分惊慌，他们判断南逃广州另立中央的计划已不可能实现，遂于13日零时左右不顾警卫部队的拦阻与刘沛丰等驾车由北戴河向山海关机场急驶。零时32分，飞机强行起飞，企图外逃。途中油料用尽，凌晨2时半，在蒙古人民共和国温都尔汗东北的草原上机毁人亡。9月13日凌晨3点15分，周宇驰等劫持3685号直升飞机企图外逃。中央及时采取拦劫、迫降措施，6点多该机在京郊怀柔县境内降落后，周宇驰、于新野开枪自杀，李伟信被活捉。从直升飞机上缴获了大量国家机密文件和策划武装政变的材料，包括林彪9月8日的手令。其后江腾蛟等“联合舰队”的其他成员也一一被捕。事后，遵照中央的指示，中国驻蒙古许文益大使等人，到飞机坠毁现场察看，尸体就地掩埋，并携带现场拍摄的大量照片回国汇报。随后周恩来作出飞机自行坠毁的结论。