由于林彪的伤势实际上是很重的，虽然经过治疗，有所缓和，但并没有彻底治好。随着工作的劳累，枪伤复发。尽管医务工作者尽了最大限度的努力，但是仍然不能有效地控制病情发展。由于伤痛折磨，林彪的身体越来越差。看到自己的爱将不断受到病痛的折磨，毛泽东十分难过。于是和朱德、周恩来、彭德怀等商量，决定马上送林彪去苏联治疗，同时致电苏共中央和中共驻共产国际代表团，要求不惜一切代价，务必使林彪康复。林彪去苏联治伤事，应该是在1938年5月已经基本决定了。但因为赴苏联的飞机只能等机会，所以拖下来，直到这年冬，林彪才动身离开延安，到达莫斯科。林彪受到莫洛托夫等苏共中央领导的隆重欢迎。热情的主人安排林彪夫妇住进了风景优美的库契诺庄园，一边疗养，一边接受治疗。这座庄园位于莫斯科近郊区，十月革命前是全俄有名的大地主罗斯潘罗夫的私人别墅。整个庄园占地数百公顷，有成片的山林、猎场和湖泊，风景秀丽，设备豪华，闻名遐迩。林彪到达时，正值隆冬，湖泊已经结冰，在阳光的映照下，熠熠生辉。皑皑白雪覆盖了山林，林中不时飞出小鸟;周围宁静优美的环境与延安的战争状态，简直两重世界。

　由于手术治疗并不理想，子弹伤及背脊神经，恢复缓慢，还留下后遗症，对此林彪很苦恼。而夫妻性格的不和，使林彪在苏联的日子并不愉快。据当时与林彪夫妇住在一起的蹇先任回忆：“林彪来这里以后，表面很平静，但在自己房子里经常发脾气。”

　林彪在苏联生活了3年，这3年正是如火如荼的抗日战争年代，也是中国共产党不断壮大的3年。

　林彪在苏联的情况，至今仍很少见到史实性的文字记载，可信的材料也凤毛麟角。流传的是大量以讹传讹的故事。曾是中共驻共产国际代表团工作人员的赵研极的回忆算是比较可信的材料之一。他这样回忆说：

　我第一次见到林彪，是在抗日战争期间他在平型关获得第一场大胜仗的一两年后，时间是1940年，地点在莫斯科。我陪苏俄友人去看我这位中国同胞。这位年轻将领早在长征和抗日战争期间就名声大噪，我得尽力压抑我的兴奋不安的感觉。

　他苍白而脆弱，一副学者般不禁风的身材。身穿灰色法兰绒制服，脸上绽放谦逊的笑容，要不是他那副又黑又浓的眉毛和沉着果断的眼神，根本难以相信这个在俄式壁炉前伸手欢迎我的年轻人，就是中共赫赫有名的将领林彪。

　那次见面以后，我和林彪在莫斯科建立了关系。由于他负责中共和俄共之间的联络，也成了我的上司。

　斯大林对林彪礼遇有加是显而易见的。他享受的是最高特权生活。他在努力研究“作战要领”时，可以经常会见苏俄一流理论家。

　另据林彪黄埔的二期同学徐介藩对师哲谈到：林彪在苏联自高自大，目空一切，他根本不愿与林接触。林彪并没有什么病，却一直住在苏联休养，而国内的抗日战争又那么紧张、激烈，所以斯大林对此是有些看法的。

　在“文化大革命”中一些红卫兵小报发表了许多关于林彪在苏联时的各种传说，绝大多数无稽可征，无案可查。基本是吹嘘“副统帅”的英雄事迹。

　比如说，斯大林曾征询林彪对法国马其诺防线作用的看法，当时大多数苏联元帅和将军都坚信马其诺防线坚不可摧，但林彪却不以为然地说，物是死的，人是活的，有用的时候，它是钢铁长城，无坚不摧;没用的时候，它是一堆垃圾，不值半文。只有正面攻打马其诺防线，防线才会起作用，如果德军绕过马其诺防线，从侧翼作大规模迂回，马其诺防线就会毫无用处。在中国苏区的反“围剿”作战中，我们红军经常使用这样的战术。据说当时斯大林和苏军领导人都认为这种想法过于离奇和不合常规，但几个月后当德军的坦克突击集团绕过马其诺防线，以闪电式的攻势直插法国腹地时，斯大林和他的将军们才大吃一惊，服膺林彪的判断和预测。

　又比如传说，斯大林格勒保卫战开始时，斯大林召开一次军事会议，听取军事将领的意见。林彪也被邀参加会议。林彪在会上也谈了自己的看法，斯大林一边听一边说“好”，林彪说完后，斯大林高兴地说：“这次战役你指挥好了。”林彪说：“我不行，我当个参谋行了。”斯大林硬要林彪指挥，林彪推辞说：“我指挥可以，但是我是中国人，没有军权。”斯大林指示把一切军权交给林彪。林彪指挥各军一下子就在斯大林格勒歼灭德军一二百个团。随后又指挥一路大军进行大反攻，一直把德军赶出苏联国土才回到莫斯科。这当然是天方夜谭。斯大林再愚蠢，也不会把一个国家的军队交给别人去指挥。何况林彪未必比斯大林手下的军事家们高明多少。这当然是编来骗那些不谙史事、世事的“红卫兵”小将们的。

　这些传说的产生都是在“副统帅”吃香的时期。“九·一三”事件后，看谁还敢这样编?

　和林彪同去苏联的还有他当时的妻子、有陕北“一枝花”之称的张梅(刘新民)。在苏联期间，林彪和张梅的感情一开始还挺好的。由于林彪是抗日名将，知名度很高，社交礼仪活动甚多。苏方有时邀请林彪夫妇出席一些宴会、舞会，林彪性格内向，沉默寡言，不善交际，因此不胜其烦，宁愿家中枯坐。而张梅则比较活跃，性格开朗，因此乐在其中，经常独自参加这类活动。这样一来，时间久了，两人的矛盾就出来了，以至发展到激烈的争吵。当时正在苏联学习的烈士遗孤、周恩来的义女孙维世正是豆蔻年华，她和其他留学生一样对大名鼎鼎的英雄林彪十分崇拜。孙维世和其他同学有时来看林彪，处于夫妻感情危机的林彪看孙维世举止大方高雅，顿生爱慕之情。1941年临回国前夕的一天，不善言辞的林彪抓住机会向孙表达了感情，但孙说自己年轻，还要学习而婉拒了。这样一来林彪就一个人黯然于1941年12月回国。这段不为人知的恋情被披露后，有人猜测：“如果孙维世当时在莫斯科许诺且回国和林彪结合，林彪的下半生或许会重新改写?”历史当然不能假设。而“文革”中，孙维世就被迫害致死，不知与此是否有关?