到苏联进行治疗后，任弼时的健康已经恢复得相当不错
任弼时的身体状况一直不好，中共中央刚进北平，就于1949年4月18日作出决定：任弼时必须休息。决定当天，他就在医生陪同下，住进了玉泉山休养所。5月，休养中的任弼时病情不仅没有好转，反而趋向恶化，出现前所未有的昏迷症状。正因为如此，10月1日新中国成立的开国大典，他没能登上天安门城楼，而只好在玉泉山通过收音机来听隆重盛典的实况转播。
斯大林了解到任弼时的病情后，主动派了一个苏联医疗专家组到中国。苏联医疗专家们为任弼时做了认真的检查。在会诊的报告上，苏联医疗专家们写道:“……严重的高血压症，脑血管有明显硬化之症，心脏初期机能障碍，肾初期硬化，肝脏肥大，可能引起新陈代谢障碍;并有糖尿病，但尚不严重……”因此，专家们建议任弼时到苏联进行治疗。任弼时于1949年12月初抵达莫斯科，先是在克里姆林宫医院，经过了20多天的治疗后，转往巴拉维赫疗养院疗养。到1950年春季，任弼时的健康已经恢复得相当不错。
身为中共五大书记之一的任弼时，在新中国成立前后，当别的领导人政务纷繁、旰食宵衣之际，自己却始终作为一个病号，成天与医生和药剂打交道，涉足范围不出病房和疗养院，内心十分苦恼。所以当他病情有所好转，便急切地要求回到祖国，与战友们一起分担繁忙的政务。
5月，克里姆林宫医院再次为任弼时做了全面检查，认为他在苏联的医治和疗养已显成效，可以回国适量地参与工作。5月28日，任弼时从苏联回到北京，他带回了克里姆林宫医院的体检报告。当时主管中央保健委员会的傅连璋看了苏方的体检报告后，随即给毛泽东及中共中央拟写了一份有关任弼时病情的报告。
回国恢复工作后，忙碌的工作使病情加剧，终于不治
1949年春，任弼时与秘书王发武在北平
在初回国后的一段时间，任弼时遵照医生建议，每天只是在家“练习工作”，不过2～4小时。然而，眼见新中国诞生初期纷繁的工作头绪，战争、经济、内政、外交，各位领袖都比建国前更为忙碌的情景;特别是6月25日，朝鲜战争爆发两天后，美国的第七舰队进入台湾海峡，远东局势骤然紧张，任弼时再也无法安于自己置身事外的休养状态，马上给毛泽东和中共中央写了一封信，要求分担中央的部分工作。毛泽东见任弼时信后，即作批示:同意任弼时意见，试做工作，每日不超过4小时，主管组织部和青委。
恢复工作后的任弼时，就根本无法把自己的工作时间限制在4小时内，结果不久就又出现身体不适。9月、10月，是原定的休假时间，可当保健大夫们催促他休假时，他却提出等到12月再说。保健大夫们也奈何不得，只好依着他。这一年的10月1日，他还登上了天安门城楼，与其他四位中央书记毛泽东、刘少奇、朱德、周恩来一起，检阅了三军将士及数十万游行群众，这使他未能参加开国大典的遗憾得到补偿。
朝鲜战争爆发后，就是否出兵援朝问题，中共中央接连开会商议相关事宜，有时议题一说开就延续至次日凌晨。任弼时也出席了会议，而且不顾有关部门和保健大夫到睡眠时间就退席的约束，也参与议事拖到午夜。这样一来，他的身体再度受到严重伤害，潜伏下病情骤然加剧。
就在中国人民志愿军入朝后第一战役打响的前一天，任弼时白天工作了一天。晚上，他召集有关人员谈论即将召开的全国组织工作会议事宜。入夜以后，他又翻看起秘书拿来的毛泽东有关作战部署的电报。这一夜，他没能休息好，加之近一个时期的过度操劳和费神，使他次日拂晓即感到头疼和不适。
1949年冬，任弼时与李富春在北京
10月25日早晨五六点钟的时候，住在保健委员会值班的力伯畏，突然听到电话铃响。电话是任弼时夫人陈琮英打来的，说任弼时今晨情况不太好。陈琮英打电话时，任弼时还没出现特别严重的症状，类似早晨起床后感到头疼不适的情况以前也出现过，力伯畏放下电话同傅连璋打了个招呼，就立即骑上自行车，赶往任弼时家。
“我进屋看见任弼时，他还朝我抬了一下手，我想他是和我打招呼。可是他的手臂刚抬起来，马上就掉下来了，继而话也说不出来了。我知道他的老毛病就是高血压，就赶紧给他量血压，发现他的血压很高。我立即通过电话向傅连璋汇报，傅连璋马上就赶来了。”力伯畏回忆道。
傅连璋发现情况严重，马上请陪任弼时来华的苏联专家过来，同时邀请了几位中国的着名专家前来会诊。他们在任弼时的家中展开了抢救。
随着抢救时间的延续，医生们感觉到任弼时的生命已处于非常危险的状态。傅连璋遂向毛泽东和中共中央发出了任弼时病危的通报。通报说:“任弼时同志今早7时发生中风现象，右半身瘫痪（即半身不遂），失语，血压230，脉搏100，大汗，病情严重……”
通报发出后，获悉此讯的一些在北京的中共领导人，来到任弼时家看望。来得最早的是北京市委书记彭真，因为有公务在身，他了解了抢救的情况后，又匆匆离去。他走时对力伯畏说:“有新情况马上告我埃”
在当时的医疗技术和设备条件下，虽然苏联专家和中国的专家们尽了自己的最大努力，还是未能将任弼时从死亡线上拯救回来。
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