到了大西南，由于工作条件不具备，上面只好又做出决定，家属留在深山，科研人员全部返京。于敏带着还没有休息过来的身体、没有治好的病，只身回到了北京。
由于沉重的精神压力和过度的劳累，回到北京后，于敏的病情日益加重。1971年9月13日，林彪阴谋败露，研究院的斗争也降了温。领导考虑到于敏的贡献和身体状况，特许于敏的妻子孙玉芹10月回京探亲。
一天深夜，于敏感到身体很难受，就喊醒了妻子。妻子见他气喘心急，赶紧扶他起来给他喂水。不料于敏突然休克过去。后来许多人想起来都后怕：如果那晚孙玉芹不在身边，也许后来的一切就都不存在了。
这次出院后，于敏本来应该好好休息一下，可是为了完成任务，他顾不上身体未完全康复，再次奔赴西北。1973年，由于在青藏高原连续工作多时，在返回北京的列车上他开始便血，回到北京后被立即送进了北京医学院第三附属医院检查，在急诊室输液时，于敏又一次休克在病床上。
致力于打破核垄断
早在20世纪八十年代初，于敏就意识到，惯性约束聚变在国防上和能源上的重要意义，为引起大家的注意，他在一定范围内作了“激光聚变热物理研究现状”的报告，并立即组织指导了我国理论研究的开展。