1957年秋，江青被發現患了癌症，被送去蘇聯治療。對癌症，毛澤東也像對性事、刷牙和男女陰陽互補一樣，有自己獨到而固執的看法。他認為癌症是不能治的，治也沒用。只有乳房癌可以治療，因為它可看到。因此，中共高層很多幹部患了癌症，都是到了相當晚期才得以就醫，因為高層幹部的重大醫療手術都必須經過毛本人的批准。例如，周恩來早就被發現患了膀胱癌，周的專屬醫生張佐良幾次向中共高層回報周的病情，但治療一直被延緩。1974年4月21日周得知自己真實病情後，親筆給毛澤東寫信要求治療，隔了整整40天，於5月31日，毛才批准周恩來住院治療。周在他余後生命的一年零七個月中又八天中做了大小14次手術，最後死於1976年1月。研究中共毛周晚年權力鬥爭的專家多認為這是毛澤東故意拖緩，以致周於死地。但李志綏認為，這很大程度在於毛認為癌症不能治而然。因為連毛最信任的中共特務總管康生，也是在癌症晚期，才得到毛批准就醫。
毛對自己的疾病也是這樣，認為絕不會得絕症。1972年美國總統尼克森訪問北京時，毛的身體狀況已相當糟糕。他全身水腫剛退，體重從180磅降到154磅，右側手臂和大腿的肌肉已嚴重萎縮，並不自覺地顫抖。他當時只能走很短的路，還要別人幫助。同時唾液增多，流涎，視力嚴重減退，需要用大功能的放大鏡去讀書。
第二年，毛說話出現障礙，嗓音低啞，話語別人很難聽懂。李志綏檢查不出毛病到底出在哪裡。而毛澤東又固執地拒絕看別的醫生，他認為其他醫生都不可靠。1974年夏，毛的所有症狀都加重，最後毛同意李志綏去找另外兩名神經病學專家黃克維和王希德。經會診，三人最初一致認為毛患了帕金森症(Parkinson)，最後又一致推翻原來的診斷，確診毛患了「中樞性神經衰竭」，頂多可以再活兩年。毛從來沒有被告之他患了這種不治之症，沒有人敢告訴他，因為他會發怒，認為那些可恨的醫生們故意嚇唬他，和當年嚇唬並毒害史達林的醫生們一樣。
毛最後幾乎說不出話來時，還自認為只是患了「喉炎」，並確信「人定勝天」。
1976年9月8日深夜，毛澤東進入垂危狀態。在他的病榻旁邊，垂立著中共中央所有政治局委員和毛的生活秘書張玉鳳。李志綏一直摸著毛的微弱脈動。突然，毛的嘴唇動了幾下，李志綏不懂是何意，在旁的張玉鳳翻譯說，「主席問你還有沒有希望?」李志綏兩眼望著這位他跟隨了22年的偉大領袖，半天說不出話來。他感到毛的手在緊緊握他的手，他只好說，「主席，我們還是有辦法的!」李志綏至今還清楚地記得，毛聽了這句話，臉上高興得紅起來，接著手一松，就斷了氣。李志綏看了看手錶，9月9日零時10分。
