锻炼出来的天才，被指为“二陈合流”。10月，因病返回北京，入住三零一医院进行全面检查。1971年1月，初步诊断为“急性阑尾炎”。1月16日，在手术中被确诊为肠癌，已有局部转移。1972年1月6日，逝世于北京。1月10日，在北京西郊八宝山举行追悼会，毛泽东亲临现场。1月，从陈毅追悼会回来后，毛泽东心情沉重，很久没有休息好，由于肺心病在心律失常情况下严重缺氧，2月12日突然休克。8月，周恩来同回国述职之驻外大使和外事单位负责人谈话：「毛主席参加陈毅同志追悼会，使我们这些老干部，使我们忠于主席的人，都很感动。