1972年尼克松访问中国，使他对毛泽东和周恩来两位巨人有了直观的印象，并得出一个形象的结论：如果没有毛泽东，中国革命之火可能不会燃烧起来；如果没有周恩来，中国的革命则可能会被烧毁，只剩下一堆灰烬。
但是，他与毛泽东会谈时，也已经感觉毛泽东老了：毛泽东的行动当时已很困难了。他不再是体魄健壮的人了，成了一个拖着步子的老人。毛泽东像晚年的丘吉尔一样，仍旧非常自尊。尼克松讲：我们谈话结束时，他的秘书们把他从椅子上扶起来，让他和我一起朝门口走去。但是，当电视镜头和聚光灯对着我们，要录下我和他最后握手的镜头时，毛泽东推开他的助手，独自站在门口和我们告别。
相反，他以为周恩来很健康。尼克松讲：他的精力是惊人的。我注意到在一些时间较长的会谈中，随着时间的推移，会谈双方的年轻人逐渐感到困倦，翻译也显得语调不清了，但是74岁的周恩来却始终反应敏捷，态度强硬和保持着高度的警觉。他从不离开正在讨论的议题，从不延宕时间影响讨论，也不要求休息。如果在下午的会议上双方对联合声明的措词没有取得一致意见，他也不会把问题留给他的助手，而是在当天休息的时间里或晚上，亲自与基辛格一起去完成它。第二天早晨，他看起来就好像刚从乡间度过周末归来似的，又以旺盛的精力去解决重大问题了。
尼克松只知道事情的一面：的确，人们极少见到周恩来有神情疲惫的时候，人们无不钦佩他过人的精力。而事情的另一面是：周恩来的身体早已很不健康了。
1966年“文化大革命”开始不久，周恩来就被查出患有冠状动脉硬化性心脏病，每当工作紧张或过度劳累后就发作心绞痛，并有心律不齐，心律过速等症状。从那时起，他每天吸氧，每日服药四次，他的衣兜里始终装有硝酸甘油的小药瓶，直至1974年因癌症病重住院为止。
当周恩来工作实在太疲劳时，他习惯往太阳穴上擦点清凉油。偶尔也可能点支香烟，刺激一下疲劳之极的神经。
从黄埔军校时起，周恩来过度疲劳时，会流鼻血不止，有时用棉花球都塞不住。这时候，一定要让他在沙发上靠一靠，用凉水浸过的毛巾覆盖在他的前额上。待鼻血稍停，他马上又去工作。为此，他身边的工作人员“造过一次反”，给他贴大字报，要他改变现在的工作方式和生活习惯。周恩来“诚恳接受”，却依然如故。
也是在1972年，周恩来的常规尿检发现四个红血球。病魔的影子开始紧紧跟随周恩来；1973年1月13日，天色还没亮透，连续工作了20多个小时的周恩来，总算躺下了。不知过了多久，保健医生张佐良被变了脸色的警卫秘书叫醒。张医生起来一看，秘书手中端着的尿壶里全是红的！
血尿！
可周恩来朝他直摆手，叫他什么也不要说。
大家只有求叶帅向中央报告，赶紧采取措施。当医生泣不成声地向叶剑英讲述这一切时，叶帅也半晌无言。最后他安慰医生：“别着急，你们别着急。我想办法报告主席，向主席说明情况。”
“叶帅，您一定要说明这一点：膀胱癌不同于其他癌，不是不治之症。治疗得早是可以根治的，是有救的……叶帅，您一定要这么说啊，总理是有救的。”
几天后，叶剑英拿着装有周恩来血尿的试管，面见重病中的毛泽东。第二天，中央就批准了专家们的医疗报告。毛泽东指定由叶剑英、张春桥、汪东兴和邓颖超四人主管周恩来医疗组的工作。
3月9日，周恩来终于走出西花厅，来到玉泉山接受检查。为了对外保密，专家们在玉泉山布置了一个临时治疗室。吴阶平主任专心致志地做着手术，他用电烧手术器械烧掉了病灶，只有几秒钟，血也止住了。医生们欢欣鼓舞，连忙把手术成功的消息报告给守在门外的领导，同时也将手术情况报告毛泽东。不到半小时，毛泽东住处打来电话：“主席的原话：医生们做得好！感谢他们！”
周恩来在玉泉山只休养了两个星期。一回到工作岗位，正常的治疗常常因工作中断。到了10月下旬，周恩来在人民大会堂福建厅约人谈话，中间去了趟厕所，医生进去一看，脑子嗡地一声：又是血尿！这次出血比哪一次量都大，而且血淤成块，结成尿潴留。病人这时痛苦万分。每到周恩来会见完外宾或是开完会，他就要承受这种痛苦。有时膀胱肿胀得实在难受，他就倒在会见厅的沙发上翻滚，希望能把血块晃动开。
到1974年初，周恩来的病情明显恶化，恶性肿瘤发展很快，每天出血量都在100毫升左右，最多时达180多毫升。由于失血过多，他常感到头晕，身体无力，腹部异常疼痛。1月2日，国防部副部长王树声大将病逝，他来向遗体告别。走出太平间时，他仍沉浸在悲痛之中，只顾低头走路。一名战士从侧面拽了下他的左臂，想取下黑纱。周恩来猝不及防，也是浑身无力，一个趔趄险些跌倒。他站定后愣了一下，弄清战士的意图后，反而歉意地说：“哦，对不起，我忘记放回来了。”
周恩来走后，其他工作人员都埋怨那名负责收黑纱的战士不懂事，差点把周总理拽倒，那战士委屈地说：“我没使多大劲儿。”
工作人员纷纷议论：“总理老多了……也瘦了，脸上的老人斑特别明显……”
老人们的暮秋来到了。窗外已经刮起了寒风。
1974年的6月1日，周恩来恋恋不舍地离开了他居住了25年的西花厅，住进了解放军三〇五医院，又做了一次手术。
手术后，周恩来刚能下地，就问起身边的医护人员：“你们说实话，我还能坚持多久？”
医护人员一怔，马上竭力绽出笑容，想用几句轻松的安慰话搪塞过去。
周恩来抬眼望着天空，惨然一笑。他知道属于自己的时间不多了。
他还挂念着毛泽东的健康。8月，他听说下榻在武汉东湖宾馆的毛泽东查出是“老年性白内障”，就托人将自己使用多年的一副花镜带给毛泽东，并给毛泽东身旁的张玉凤写了封信，说：“这副眼镜是我戴了多年，较为合适的一副。送给主席试戴，如果不合适，告诉我，给主席重配。”
1975年9月7日，周恩来在医院会见了罗马尼亚党政代表团团长伊利耶·维尔德茨。这是周恩来最后一次接见外宾。1975年1月13日，瘦削、憔悴、面色苍老的周恩来身穿已经过于宽松的灰制服，最后一次走上四届人大主席台讲话。报告很长，到他讲完时，已经累得双手颤抖，但他依然挺直地离开讲台。那天晚上，他的小便几乎都是血。
3月20日，他将自己的病情向毛泽东作了汇报：
主席：
最近四年来，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，三次电烧，已经稍稍控制。去年11月12日经镜照电烧后，一个半月内仅尿血9个CC多；今年2月4日经镜照电烧后到现在一个半月内，亦仅尿血10个CC多，如待满三个月再行镜照检查，当在5月初或4月底。
今年开会后，大便中潜血每天都有，大便也不畅通。因此利用三月间隙，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，食物成便经此肿瘤处蠕动甚慢，通过亦窄。若此肿瘤发展，可堵塞肠道。灌钡至横结肠，在肿瘤下，抽出钡液无血；灌钡至升结肠，在肿瘤上抽不出钡液，待与大便齐出有血。在食钡检查时，食道、胃和十二指肠、空肠、小肠均无病变，更无肿瘤。而这一大肠内的肿瘤位置，正好就是四十年前我在沙窝会议后得的肝脓疡病在那里穿肠成便治好的。也正是主席领导我们通过草地北上而活到现在的。由于病有内因，一说即明。好了的疮疤，现在生出了肿瘤，不管它良性或者恶性，除了开刀取出外，别无其他治疗方法。政治局常委四同志（王、叶、邓、张）已听取了医疗组汇报，看了爱克斯光照片和录像电视，同意施行开刀手术，并将报请主席批准。
我因主席对我病状关怀备至，今又突然以新的病变报告主席，心实不安，故将病情经过及历史造因说清楚，务请主席放心。在去年两次开刀后，我曾托王（海容）、唐（闻生）两同志转报主席，我决不应再逞雄了。但如需再次开刀，我还受得了。现在要好好地作此准备。
问主席好！
周恩来