盛世才自己心知肚明，所以，仅只一年，盛对苏联和中共的态度发生急剧变化，自恃自己势力坐大，开始对中共采取限制和敌视的政策。盛世才以“新疆王”自居，新疆政府和共产党、国民党并称为中国平起并坐的三大政治集团，又以国共两党以外的第三领袖自居，而且还狂妄地把自己与斯大林、罗斯福、邱吉尔、蒋介石、毛泽东一起并称为“世界反法西斯阵线六大领袖”。盛世才的反复无常，印证了中共驻新疆代表邓发对盛世才的评价：“盛世才，就其出身来说，是个野心军阀；就其思想来说，是个土皇帝；就其行为来说，是个狼种猪。”

　　周恩来在这个微妙时候与盛世才会谈，有一定的危险性。双方见面时，周恩来的贴身警卫高度紧张，腰中揣着两支手枪，与周形影不离，就是睡觉也睁一只眼，不敢有一丝怠慢松懈。

　　第一次见面盛世才还算斯文，设宴欢迎，邀请了杜重远做陪。席间，周恩来向杜重远询问了茅盾和张仲实的工作和生活情况，并建议在新疆学院开设抗日民族统一战线课程。杜重远欣然接受，表示要亲自讲授，宣传共产党的抗日民族统一战线政策，进一步激发新疆学院师生和新疆各族人民的抗日爱国热情。

　　周恩来与盛世才一共见4次面，最后一次，盛世才索性撕破脸面了，傲慢地对周恩来提出：“我不允许你们共产党在新疆宣传孙中山的三民主义，你们应该立即将你们的政治局委员邓发召回去，我不想见到他。”并怒气冲冲地威胁道，“如果再让我见到他，老子就毙了他！”周恩来感到了事态的严重和邓发所处的险境，果断地表态道：“我到莫斯科后，立即致电中央，邓发任期满马上召回。”

　　在苏联治疗及工作

　　1939年9月中旬，周恩来到达莫斯科，9月14日住进克里姆林宫医院。9月19日施行手术。这是一次小手术，只切除了一小块突出的骨头。过了一周之后，即25日就已拆线，经检查伤口已全部愈合。从拆线的第二天开始新的疗程，主要是按摩、烤电、运动和浴疗，目的是使受伤的手臂逐渐恢复运动技能。这种治疗过程并不比做手术更轻松，有时在注射麻药后，医生把他的胳膊强行按在一定的角度上加以固定，简直是痛苦异常，特别是在麻药失效后，病人疼痛难忍。按摩往往也十分痛苦，但是周恩来都以极大的毅力坚持了下来。

　　按照教授和医生们的最初估计，周恩来的手臂将可以弯曲45度。经过了一周卓有成效的治疗，他的手已经可以移动，手部的颤抖也减轻。邓颖超当时就感觉到：可以肯定，尽管以后手的弯曲程度要比预料得大些，但是要完全恢复将是不可能的，这只手最终将是半残疾的。事实确实如此，手臂恢复完全自如已不可能，右臂已半残。

　　周恩来在医院里密切注视国际形势和有关中国情况的报道，读了许多东西，其中包括共产国际执行委员会的文件，还会见了中共驻共产国际代表团的工作人员。由于他的成功交涉，使遭到康生诬陷而被苏联内务人民委员部逮捕的李立三获释出狱。
 

　　周恩来出院后和王稼祥一起多次会见共产国际执行委员会书记处的工作人员，商谈干部问题，并为共产国际执行委员会主席团起草关于中国共产党工作的报告。报告详细介绍了边区政府的工作，八路军、新四军的作战和国共统一战线的情况。报告指出，抗战两年半以来，特别是汪精卫投靠日本以后，国民党领导层投降情绪加重。同时，主张打反共内战的势力越来越大，国民党精锐部队胡宗南正在封锁边区，华中的新四军和山东的游击队都被武装攻击等等。

　　周恩来曾几次会见季米特洛夫，打消了共产国际一些领导人的顾虑——他们担心中国共产党会因为把工作重点从城市转到农村而远离工人阶级。周恩来讲述了在城市中开展工作的困难，介绍了中国共产党长期以来在农民中间成功开展工作的传统，并向他们保证说，中国共产党在毛泽东的领导下，正在一步步无产阶级化。他向季米特洛夫通报了王明放弃中共在抗日统一战线内部的独立自主、主张与蒋介石无条件合作的错误。周恩来还参加了共产国际对李德问题的审查，了解了共产国际各支部的工作情况，会见了共产国际一些著名的活动家，并在高级党校讲课。