震后，中国共产党中央委员会总书记、中华人民共和国国家主席、中央军事委员会主席胡锦涛立即做出指示，要求尽快抢救伤员，保证灾区人民生命安全。国务院成立以温家宝为总指挥的抗震救灾指挥部，并设立了救援组、预报监测组、医疗卫生组、生活安置组、基础设施组、生产恢复组、治安组、宣传组等8个抗震救灾工作组。
16时40分，国务院总理温家宝乘专机飞往成都。在飞机上，他摊开地图，与国务院相关部门负责人研究抗震救灾的部署，并发表全国电视讲话：“同胞们，同志们，在灾害面前，最重要的是镇定、信心、勇气和强有力的指挥。我相信在党中央和国务院的坚强领导下，广大军民团结一致，众志成城，我们一定能够战胜这场特别重大的地震灾害……这次抗震救灾工作时间特别紧迫，责任特别重大，任务特别艰巨，各级党委、政府要把保护人民生命财产安全放在第一位，全力做好被困群众和受伤群众的救治工作，安排好受灾群众生活，全力组织恢复受损的基础设施，保证社会秩序的正常。”
截至温家宝总理在成都下飞机，震区已经发生余震313次，最大为6.0级，其中5.0～5.9级5次，6.0级地震2次。
20点30分左右，温家宝总理一行驱车1个多小时抵达都江堰市，距离震中汶川县50余公里，道路受阻，无法前行，只得停留在都江堰市区，搭建临时指挥部展开工作。雨越下越大，总理来到都江堰市中医院，倒塌的5层楼地下埋着100多名医务人员和病人，温家宝拿着扩音器大声喊话：“大家再坚持一下，部队正在抢救你们。”随后，温家宝乘车赶往有上百名师生被埋的聚源镇中学，看到广场摆放的遇难民众遗体，温家宝脸色沉重：“我给遗体三鞠躬”，之后，温家宝招手说：“让我们共同努力，把抗震救灾工作做好。”
回到临时指挥部之后，温家宝要求，抓紧时间救人是第一位工作，要不惜一切代价连夜打通道路，从各地调医疗人员赶赴灾区，全力妥善安置好受灾群众。
在总理的动员下，截至13日凌晨，已经有2万解放军和武警官兵到达灾区开展救援。另有2.4万名官兵紧急空运到灾区，1万名官兵通过铁路运送至灾区，3000名公安消防和特警也从全国各地调往灾区，中国国际救援队也已抵达灾区，救援行动稳步进行。