年3月，他被派赴苏联伏龙芝军事学院特别班学习。1941年9月，纳粹德国向莫斯科进军，林彪率卢冬生等在苏学习人员坐火车经外蒙古回国，10月到达外蒙古库伦，由于中蒙边界道路受到破坏，受阻于库伦一个月。由于林彪是以一一五师师长赴苏联治病的身份公开出境的，可以坐飞机通过公开渠道回国，其余在苏联学习军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.19