事的人员则属于非法入境，无法乘飞机回国，只好滞留外蒙古。卢冬生和刘亚楼因俄语较好，进入驻蒙苏军担任参谋。1943年，卢冬生、刘亚楼和杨至成至苏联远东军区伯力，至步兵88旅工作。
回国及遇难.1945年8月，苏联对日宣战，发动八月风暴行动，他随苏联红军回到中国。11月16日，中共中央北满分局书记陈云到达哈尔滨，当晚在大直街召开会议。会议决定卢冬生为松江军区司令员。半夜11时左右会议结束，卢冬生带着陈云的一名警卫员为陈云拿行李。返回途中，遇两名违纪苏军士兵拦路抢劫，卢冬生被枪杀。