周总理和徐悲鸿交往甚深，当他得知徐悲鸿病重的消息后，立即指示要用最好的医生组成医疗小组，尽最大努力抢救。
徐悲鸿住院三个月之后，身体有所好转，也能下地了，但他的病情还没有恢复过来就执意要出院。
院长之后请示总理之后才让他出院。1953年9月的一天，总理在第二次全国文代会前夕招待了徐悲鸿。徐悲鸿和周总理热切地谈论了美术界的情况和发展。
在交谈中，周总理对徐悲鸿的学术研究非常认可，徐悲鸿在总理面前畅所欲言，他建议在考虑美术院校的领导的时候，要考虑德才兼备。
两人谈论许久，走出门时两人的脸上都挂着笑脸。临走前，总理亲自把他送出了门外，因为他当时的身体还不好，便把他搀扶上了汽车。
在第二次全国文代会当天，周总理在会上作了报告，徐悲鸿也在下面聚精会神地听着。
中午休息的时候，他们一起来到了休息室，周总理考虑到他的身体不太好，劝说他听一会儿就可以回去休息了。
那个时候，周总理并不知道徐悲鸿从早就开始参加了大会。当天晚上，徐悲鸿因为脑溢血复发被送到医院抢救。总理立即派傅连暲去医院治疗。即便是经过医护人员的竭力抢救，徐悲鸿还是没能抢救过来。
当天下午，周总理去医院向徐悲鸿遗体告别，沉痛地表示，这是一个巨大的损失。在徐悲鸿逝世不久之后，周总理才知道他那天开了一天的会，都没有休息。
周总理质问在场的工作人员，为什么让他带病从早到晚开会？以后绝不允许有这样的情况发生。
徐悲鸿和周总理感情深厚。他们在1924年就相识于法国巴黎。当时，他们都是满怀热血的爱国学子。徐悲鸿要比周总理年长5岁，对于周恩来来说，徐悲鸿像是兄长，他们经常会在一起谈天说地，也曾在巴黎公社前合影留念。
徐悲鸿虽说是一位艺术大家，不关心政治，却也分得清是非黑白，他对蒋介石、国民党的所作所为深恶痛绝。
当他任职国立中央大学艺术系主任时，公开拒绝为蒋介石画像。每当他遇到将军时也不会跟他打招呼。
抗战胜利之后，徐悲鸿和周恩来在郭沫若家中相遇，两人许久未见，共同回忆着兄弟俩在巴黎时的经历。周总理得知他即将去北平任职时，嘱托他，希望他能为人民大众培养一批有理想、有能力的美术工作者。
1948年辽沈战役之后，国民党邀请徐悲鸿离开，徐悲鸿却斩钉截铁地表示自己要迎接北平的解放。
在傅作义拿不定是否和平解决北平时，徐悲鸿的一句话，让在座的人全部赞成和平解决北平问题。他说道：“时至今日，傅将军还有什么值得对蒋先生抱幻想的？”
解放之后，徐悲鸿对工作也非常有激情，他积极支持师生学习鲁艺，走和工农相结合的道路。1949年还致信周总理请求艺专的师生参加土改运动。
1949年，周总理为庆祝北平的和平解放，邀请来不少著名人士欢聚一堂，徐悲鸿也在其中。宴会开始之后，周总理穿过人群，第一时间走到徐悲鸿的面前，向兄长敬酒。
两人的手紧紧相握，久别重逢，两人也格外激动。宴会结束之后，周总理给徐悲鸿留了便签，请他一叙。两人交谈许久，多年来想说的话全部在这天说了个够。
然而，令周恩来没想到的是，1953年，他的老大哥竟然因为过劳去世，这让他十分懊悔却又遗憾，怎么没有让他早点休息。
1954年，在周总理的批准下，徐悲鸿纪念馆建立，周总理还专门为纪念馆写下了匾额。
