当天中午，中国大使馆将此突如其来的情况用电报报告给外交部，并请示如何处理。党中央也就是由此得知林彪机毁人亡的。下午６点多钟，驻蒙使馆收到国内指示电报，内容大致是：许大使立即约见蒙古副外长，奉命通知：“１３日２时许失事的飞机，可能是迷失方向误入蒙古国境，我们表示遗憾。请蒙政府立即派飞机载我大使及随员亲往现场视察。”经交涉，蒙方同意派飞机载大使前往现场视察。大使馆再次请示国内，尸体如何处理？１５日清晨，使馆收到国内关于死难者尸体处理的指示电，内称：尸体尽量争取火化，将骨灰带回，如确有困难，可拍照作证，就地深埋并竖立标记，以便今后将骨骸送回国内。电报没有提及这架飞机的任何情况。
９月１５日下午，许大使等４人在蒙方有关方面人员陪同下，乘飞机到坠机现场作了勘察。１６日上午，许大使等再度到现场复查。鉴于蒙方没有火葬的习俗，且当地不具备火葬条件，双方协议，就地土葬死者。土葬地点是蒙方建议的，他们走下现场西坡，来到距现场１１００米的一个较高的山坡前，指画着说：“这里地势较高，向东可以看到失事现场，而且每天迎着刚升起的太阳，葬在这里好。”１６日中午，死者无名无姓，每人白布裹身，享受到一口白茬棺木，按照编号，集体葬入一个昨夜挖好的长１０多米、宽３米、深１．５米的土坑。掩埋后，没有墓碑，每具棺木的头顶只有一个高出地面的木牌，上书红色阿拉伯数字编号。
由于不知道机上是谁，出于人道主义，中方人员还对“遇难同胞”三鞠躬，表示哀悼。
接下来，中蒙双方就飞机是否系军用飞机、坠毁原因、入境责任等问题，先后举行了５轮会谈，以便形成一个双方签字的文件。出自各自的利益，加之有些问题真相并不清楚，双方各执一词的情况在所难免，甚至多次发生激烈争论。
林彪出逃激起的外交波澜（2）
９月２３日，大使馆根据国内指示，向蒙方索要死者遗体、遗物，但没有成功。
９月２９日、３０日，蒙古广播电台和《真理报》先后播发和刊出消息，报道了坠机事件，就中国飞机“侵犯”蒙古领空一事，向中国方面提出“抗议”，并要求作出“正式解释”。
事后分析，９月２０日以后，蒙古方面根据种种迹象，已揣测出飞机上有一位大人物，并已猜想到林彪，但又难以肯定。以至９月３０日晚我大使馆举行国庆招待会，出席招待会的蒙方国防部的外事处长私下“咬着耳朵”问我使馆工作人员：“林彪还活着吗？”我使馆工作人员根据国内指示回答：“一切如旧。”
总起来看，中蒙双方在坠机事件上的处理是理智的，尽管其中有些冲突和不愉快，但在对整个事件的处理过程中，双方的配合基本上是友好的，刚刚有所好转的中蒙关系没有因此受到影响，出现波折和逆转，而是继续朝着缓和的方向发展。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社２００１年版，第１６４页、第１９６页、第２７２页、第２７３页）
（二）苏联克格勃积极介入坠机事件，苏联政府暗自庆幸
苏联在蒙古驻扎了大量军队，无孔不入的苏联克格勃在蒙古的活动十分活跃。林彪座机坠毁之后，克格勃很快就介入其中，并进行了耸人听闻的活动。
在中国大使馆人员９月１５日到温都尔汗坠机现场勘察前，苏联方面已经捷足先登，抢先到现场拆走了三叉戟飞机的主发动机，取走了飞机上的“黑匣子”。他们的专业人员是从赤塔乘坐苏军直升机飞往现场的，为此，蒙古方面刻意将中国大使馆人员前往现场勘察的时间推迟了一天，以保证苏联方面有足够的时间先行研究、取证。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社２００１年版，第１９３页、第３３５页）
开始，克格勃并没有弄清飞机的真实情况和死者的真实身份，他们只是对这架英国制造的飞机的发动机感兴趣。到９月２０日左右，他们已从种种蛛丝马迹中猜测出飞机上有一个大人物，甚至差不多怀疑到是林彪。为了证实这一点，于是，林彪坠机后５个星期，十多个苏联人专程从莫斯科赶到坠机现场，十分残忍地挖开坟墓，逐个检验尸体，将林彪和叶群的耳朵和头颅割下来，耳朵用于鉴定耳廓，把头颅放在架起的柴锅里煮，然后把头骨装箱，带回苏联慢慢研究。
为了使鉴定头骨和耳廓的结论万无一失，根据林彪在苏联养伤、养病过程中留下的病历，１１月７日，克格勃第三次来到坠机现场，第二次掘开坟墓，开棺验尸。他们详细检查林彪的尸体，并带走了尸体的上半身。他们在林彪尸体的右肺确实发现了钙化的硬块，证实了与病历中的Ｘ光片完全一致。
据参与此事的苏联方面人士称，从坠机事件发生到１９９３年澳洲记者彼德·汉纳姆获准采访当年参与验尸的克格勃人员，２２年间，全世界只有４个人知道这个事件的结果，他们是：苏联共产党总书记勃列日涅夫、克格勃主席安德罗波夫和克格勃将军扎格沃兹丁、病理学家托米林。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社２００１年版，第３３３页、第３３６页）
由于出现坠机事件，驻蒙古苏军一度处于紧急战备状态。
林彪出逃激起的外交波澜（3）
林彪出逃，前往投靠苏联，这只是他一厢情愿的选择。就苏联一方而言，事情却未必那么简单。如果林彪叛逃成功，苏联有可能持欢迎态度，为手中掌握一张同中国、同毛泽东对抗的“王牌”而喜出望外；但也有可能感到为难，因为捡到了一个烫手的山芋。当时任苏共中央联络部中国处处长的库里克后来说：“我们感到最为庆幸的，是林彪没有真的飞到苏联来。”的确，如果林彪真的到了莫斯科，中苏之间的麻烦就难以预料了。库里克的话，也许确实反映了苏联方面的某些真实想法。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社２００１年版，第２６９页）
（三）国际上议论纷纷，各种猜测和传言不断
林彪出逃后，尽管中国方面保密工作做得很好，许多公众场合有关林彪的标语、口号、题词、宣传画甚至报纸的提法保持不变，但还是在国际上引起了种种猜测，有些说法耸人听闻，近乎天方夜谭。
中国国内是在国庆节前后开始自上而下地传达林彪事件的。由于当时中国还不开放，各级干部和人民群众的纪律观念、保密观念很强，因此在半个多月的时间里，国外并不知道中国发生了林彪出逃事件。到９月下旬，国际上关于林彪的猜测和议论才多了起来。
最权威的新闻发布是蒙古的电台和报纸。它们在９月２９日、３０日首次公布了中国一架大型喷气式飞机在蒙古境内坠毁的消息。
最敏感的新闻媒体当属法新社、合众社、路透社、塔斯社和日本、香港的报纸。奥地利电视台和报纸，９月３０日至１０月１日援引上述媒体的消息报道：“９月１３日凌晨，中国武装部队一架喷气式飞机在蒙古上空坠毁，有９人死亡”；“日本政府部门据法新社消息称，这架飞机是被击落的，机内有被黜的中国国家主席刘少奇，他企图逃往国外未遂丧命”。
英国《卫报》１０月１日刊登记者莱斯卡萨９月３０日从香港发出的报道，内称：不管所传在蒙古发生的飞机坠毁事件的意义如何，这里的分析家却认为，从９月中旬以后，中国领导人中发生了重大问题。人们普遍排除了早些时候毛患病或去世的推测，而赞成环绕副主席林彪和政治局其他委员的地位问题的一些说法。林一些年来身体一直不好，从６月以后没有在公开场合露过面。不管是因为生病或是国内的政治原因，林的权威的削弱，都有必要使中国最高领导人重新排队。军事领导人最近几周引人注目地没有露面，这使许多分析家作出这样的推测，那就是人民解放军的领导人特别卷入了当前这场危机；另一方面，周恩来继续不断地在公开场合露面，并且看来已经完全控制了局势，他可能比以前更为有力。
美国《华盛顿邮报》１１月２７日在头版位置，刊登了记者史丹利·卡诺写的题为《林彪据信已死》的报道，第一个在美国披露了“九一三”事件的消息。
１２月１４日，香港《快报》刊登来自北京外交界的消息，说一名苏联外交官向一名经常同他打网球的巴基斯坦外交官讲，蒙古所报道的坠机事件，上面有林彪。这是苏联当局派人把９人尸体挖出后，经过严密的生物化验确定的。
１９７２年１月，英国《新观察家》驻莫斯科记者听苏联人议论，苏联专家把已烧焦的林彪尸体整理出来，发现尸体上中了９颗子弹，呈蜂窝形。（孙一先：《在大漠那边》，中国青年出版社２００１年版，第２７３～２７４页）
这些外国报道，用意也各有不同，有的是出于商业目的抢新闻，有的则是借此攻击和诬蔑中国；有的是消息来源不准确不可靠，有的则是蓄意编造甚或制造谣言；有的表现出迷惑不解，有的则是幸灾乐祸。
林彪坠机的原因探析（1）
（一）因油料不够而紧急迫降
按说，林彪座机最紧张的是三个阶段：一是能否从北戴河起飞；二是起飞后会不会遇到麻烦，比如遭拦截包括被击落；三是越过国境后会不会被苏蒙方面防空部队误以为轰炸机或侦察机而击落。当这三个阶段都侥幸闯过去之后，它只要放心大胆地向预定的伊尔库茨克飞就是了，为什么要冒险野外迫降呢？
答案是：飞机没有油了。
按规定三叉戟飞机满载油量为２２吨，续航能力５小时（其中包括１个小时的保留油量），平均每小时耗油４．５吨。但９月１２日傍晚２５６号三叉戟飞往北戴河时，加油１５吨。从北京飞山海关，半个小时略多，用油２．５吨，这时油箱中有油１２．５吨。１３日凌晨２�