对于周恩来的言行，林彪、江青一伙十分恼火，攻击他“和稀泥”，“是折中主义”，是“救火队长”。但是，周恩来并不因此而停止采取稳定局势的措施，如把一批单位列为重点，不准外面的人冲击。1967年1月，以王洪文为首的“造反派”篡夺了上海市党政大权，刮起了“一月风暴”，随之，夺权之风遍及全国。为此，周恩来、徐向前、叶剑英一起修改《中央军委令》稿，规定一切指战员及其他工作人员不得擅离职守，必须坚守岗位；严格区分两类矛盾，不允许无命令自由抓人、任意抄家、封门，不允许体罚或变相体罚等，力图扭转混乱局面。1967年2月，老一辈无产阶级革命家的“二月抗争”被林彪、江青一伙诬蔑为“二月逆流”，周恩来被攻击为“二月逆流总后台”。周恩来岿然不动，继续强调：宣传、财政、外交、国防工业等大权属于中央，不能夺；走资派有的地方不一定有，即使有也是少数人；“要正确对待干部问题，对他们要进行调查研究，阶级分析”。林彪、江青一伙坐立不安，对周恩来的攻击和诬蔑不断升级。1967年5月，他们丧心病狂地指使“造反派”贴出了“炮打周恩来”的大字报和大标语。江青还把解放前国民党报纸伪造的所谓“伍豪等脱离共产党启事”找出来，胡说“查到一个反共启事，为首的是伍豪（指周恩来的化名）”。周恩来严加驳斥，声明“中央已有结论，纯属敌人伪造”。王力在8月7日的讲话中，煽动群众夺取外交部大权，林彪鼓吹“要建立新的国家机器”，江青提出“文攻武卫”的口号，全国混乱达到顶点。周恩来把王力的讲话送给毛泽东，毛泽东看后指出是“大毒草”。陈伯达不得不宣布：外交大权归中央，由周恩来负责。同时，周恩来指出：现在的中心问题是反对武斗，反对夺枪，抓革命，促生产，促业务。经过这段艰苦的工作，全国的形势逐渐稳定下来。1971年9月，周恩来协助毛泽东粉碎了林彪集团武装政变阴谋。他主持中央日常工作期间，力排干扰，力挽危局，着手整顿和加强工业企业管理，恢复和落实正确的农村经济政策，使管理混乱、不讲经济效益的局面有所改变，工农业生产逐步回升。他认真贯彻党的干部政策，为遭受打击和迫害的部分领导干部平反昭雪，安排工作。他贯彻正确的外交方针，使外交工作取得了重大进展。四届人大筹备期间，江青集团为了扫除其篡党夺权的障碍，发起所谓“批林批孔”运动，矛头直指周恩来。但是，江青集团日益明显的帮派体系引起了毛泽东的反感和警惕，而周恩来轻权位、重事业、远宗派的作风赢得了毛泽东的好感和信任。1974年10月，王洪文去长沙诬陷周恩来，遭到了毛泽东的严厉批评。随后周恩来到长沙，毛泽东则与他进行了推心置腹的谈话，基本同意了他拟定的新一届政府班子。总之，他在艰难处境中努力控制局面，保护党政干部和著名民主人士，维护生产稳定，平稳社会秩序，在一定程度上制约了这场大动乱。
在“文化大革命”期间，周恩来忙于处理国内外大事，经常顾不上吃饭，顾不上休息，夜以继日。有一次，一位烈士子女来探望他，恳求他保重身体。在傍晚的院子里，周恩来目光炯炯地看着这位同志，说道：“在‘文化大革命’中，我只有八个字：鞠躬尽瘁，死而后已。”这是周恩来决意面向这场灾难，为党和国家献身的忠诚誓言。这八个字贯穿了他的一生。
林彪反党集团覆灭后，在毛泽东的支持下，周恩来主持中共中央日常工作。1971年10月上旬，经周恩来提议，毛泽东同意撤销中共中央军委办事组，由叶剑英主持中央军委日常工作。毛泽东接见军委办公会议成员时说：“凡讨论重大问题，要请总理参加”。
周恩来等有了一定的条件后，设法尽量纠正“文化大革命”的错误，努力消除“文化大革命”给各个领域造成的严重恶果。他整顿和加强企业管理，平反一些冤假错案，解放大批干部，逐步恢复文教、科技部门的正常工作，并着手打开外交工作的新局面。
当时，周恩来指出了经济工作中有“三个突破”的严重问题，要着重加以解决。1972年初，他在全国计划会议上说：职工人数突破了5000万，工资突破了300亿元，粮食销售量突破了800亿斤，这“三个突破”对国民经济各方面带来了一系列的问题，不注意解决就会犯错误。针对这个问题，国务院采取了坚决的措施。首先，控制基建规模的扩大，减少基建投资，同时压缩基建占用民工人数，增加农业财政拨款和支农工业投资（1973年比上年增加19%）。第二，加强劳动工资的集中统一管理，重申劳动工资大权在中央。第三，积极解决粮食购销差额问题。经过1972年、1973年的努力，“突破”的问题得到了解决。
在反对极“左”的同时，周恩来在整顿企业管理，落实农村政策，重视教育和科研工作，发展对外经济等方面，都做了不少工作。农村方面，也纠正了一些“左”的政策。1971年12月26日，中共中央作出关于农村人民公社分配问题的指示，针对当时农村在极左思潮影响下，普遍存在分配不兑现，劳动计酬上的平均主义等严重挫伤农民生产积极性的状况，要求各地不要依样画葫芦学习大寨的管理办法，坚持各尽所能、按劳分配的原则，强调农业要全面发展，不能把多种经营当作资本主义去批判，规定了有利于集体增产个人增收、减轻农民负担和使分配兑现的一些具体政策，以促进农业生产的发展。周恩来还努力恢复文教科技部门的正常工作。
在对外经济方面，周恩来努力为改善、发展对外经济交流和对外贸易创造条件。1973年1月，经毛泽东、周恩来批准，我国从日本、美国、联邦德国、法国、意大利、荷兰、瑞士等国进口了一批技术先进的成套设备和单机，总额43亿美元（后来实际对外签约成交39.6亿美元），这是新中国成立以来第二批大规模引进，打破了西方国家对中国封锁、禁运的局面。这些引进项目到1979年年底绝大部分建成投产，在我国后来的经济建设中发挥了积极作用。
由周恩来主持中央日常工作的这段时间，由于在一定程度上抵制和纠正了“文化大革命”的“左”倾错误，因此，国民经济逐步回升。1973年，我国国民经济各项主要指标都完成或超额完成，成为第一个五年计划以来增长最快的一年，财政情况也有好转。
在外交方面，我国也打开了新的局面。1971年10月25日，联合国大会以压倒多数票恢复了中国在联合国的一切合法权利。1972年2月，美国总统尼克松访华，中美发表了联合公报。9月，中日两国政府发表联合声明，实现了邦交正常化。
周恩来主持中央日常工作后，用了很大力气来对大量的被打击迫害的党内外干部恢复名誉和安排工作。
国外有些人是这样评论的：“由于周，林死后的接班真空才得以暂时填补。长期的接班斗争，在周的谨慎的战略指导下，才避免让‘四人帮’接班。由于周的经验和在中央的连续领导，那些被侮辱的干部和高级文职人员能够在‘文化大革命’的后遗症中比较容易地恢复工作。”