Dari Lanud Halim Perdanakusuma, Jakarta Timur, Aidit bertolak ke Yogyakarta. Dia tiba di Lanud Adi Sutjipto, Yogyakarta pada 2 Oktober 1965 dini hari. Angkatan Udara menangkap kedatangan Aidit sebagai utusan negara dan menawarkan mengantarkannya ke Kepala Daerah Yogyakarta Sri Paku Alam, tapi Aidit memilih pergi ke pimpinan PKI di daerah tersebut.
Dalam sehari, Aidit rapat bersama kader-kader PKI di Yogyakarta, Semarang, dan Solo. Di Yogyakarta, Aidit bertemu petinggi partai dan memutuskan bahwa PKI setempat akan melancarkan aksi-aksi massa untuk membela Presiden Soekarno.
Di Semarang, Aidit bergabung dengan pimpinan PKI Jawa Tengah yang mengadakan rapat darurat. Rapat menghasilkan sikap politik yang menyatakan bahwa Gerakan 30 September adalah masalah internal Angkatan Darat. PKI tidak ada sangkut pautnya dengan gerakan itu. Tugas utama partai adalah melakukan konsolidasi.
Berlawanan dengan Semarang, rapat di Solo justru mendukung operasi Gerakan 30 September. Pertemuan yang dihadiri Wali Kota Solo Utomo Ramelan itu menyatakan, PKI harus melancarkan perjuangan bersenjata untuk mendukung gerakan Letkol Untung merebut kekuasaan pemerintah setempat.
Perbedaan keputusan inilah, menurut Victor Miroslav Fic dalam bukunya Kudeta 1 Oktober 1965: Sebuah Studi tentang Konspirasi, menjadi pemicu pendukung PKI terbelah menjadi golongan radikal dan moderat. Namun yang juga menjadi belum jelas dalam rangkaian peristiwa itu adalah bagaimana Aidit bisa mengadakan rapat di tiga kota dalam waktu sehari.
Dalam keadaan genting ini, politbiro PKI bertemu di Blitar, Jawa Timur pada 5 Oktober 1965. Pertemuan di Blitar simpang siur karena para elite PKI masih di Jakarta dan sibuk menyelamatkan diri. Menurut Victor, memang tidak semua elite PKI hadir di Blitar. Selain Aidit, hanya ada MH Lukman, Wakil Ketua I CC PKI yang juga Wakil Ketua DPR Gotong-royong.
Dalam surat tertanggal 6 Oktober 1965 yang diyakini ditulis di Blitar, Aidit menyampaikan peristiwa 30 September versinya. Dia menceritakan penjemputan terhadapnya oleh pasukan Cakrabirawa, dibelokkan ke Halim Perdanakusuma, hingga dikirim ke Yogyakarta.
Aidit juga menulis 6 poin usulan menyelesaikan krisis politik akibat penculikan dan pembunuhan para jenderal. PKI tetap beranggapan bahwa peristiwa itu merupakan persoalan internal di tubuh Angkatan Darat. Aidit mengaku tidak tahu sebelumnya soal gerakan itu. Kepada Soekarno, Aidit mengusulkan agar peristiwa itu diselesaikan presiden secara politik.
Di tengah gencarnya perburuan terhadap tokoh dan simpatisan PKI yang dilakukan pasukan Soeharto, Aidit masih sempat mengeluarkan instruksi. Salah satu instruksinya dibuat pada 10 November 1965, Aidit menyampaikan wasiat setelah melihat perkembangan keadaan.
Merujuk buku wartawan TVRI Hendro Subroto, Dewan Revolusi PKI: Menguak Kegagalannya Mengkomuniskan Indonesia, Aidit mengakui kerusakan pada partainya akibat G30S, meski semua sudah diperhitungkan. Surat wasiat itu juga mengisyaratkan kemungkinan Aidit mencari perlindungan ke RRC. Surat itu juga mengisyaratkan optimisme bahwa Sosro--yang diyakini sebagai nama samaran Soekarno--belum meninggalkan PKI.
Dalam sidang kabinet terakhir Kabinet Dwikora 6 Oktober 1965, Soekarno bisa meyakinkan kabinet untuk menerima usul Aidit. Tapi perkembangan yang terjadi justru berujung pada kekalahan PKI. Selang 12 hari setelah berkirim surat wasiat, nasib Aidit berakhir di tangan anak buah Komandan Brigif IV Kodam Diponegoro Kolonel Yasir Hadibroto.
Yasir, dalam Kompas edisi 5 Oktober 1980, menuturkan, Mayjen Soeharto menyebut yang melakukan pemberontakan G30S adalah anak-anak PKI yang pernah memberontak di Madiun pada 1948. Soeharto yang saat itu menjabat sebagai Pangkostrad merangkap Panglima Kopkamtib memerintahkan Yasir membereskan semua. Disebutkan pula, DN Aidit sedang berada di Jawa Tengah.
Brigif IV sebenarnya tengah melakukan operasi di Kisaran, Sumatera Utara. Namun mereka kembali ke Jakarta setelah mendengar peristiwa 30 September 1965. Di hari pertemuan itu, 2 Oktober 1965, tentara telah memburu orang-orang PKI yang dituduh terlibat dalam peristiwa G30S. Namun DN Aidit, pucuk pimpinan PKI menghilang.
Atas perintah Soeharto, Yasir dan pasukan pun berangkat ke Solo. Di sana, mereka bertemu Sri Harto, orang kepercayaan pimpinan PKI sedang meringkuk di sel tahanan. Dia dilepas untuk mencari keberadaan Aidit. Hanya beberapa hari, Harto melapor Aidit berada di Kloco dan akan segera pindah ke Desa Sambeng belakang Stasiun Balapan pada 22 November 1965.
Operasi pun dimulai. Sekitar pukul 9 malam, Letnan Ning Prayitno memimpin pasukan Brigif IV menggerebek rumah milik bekas pegawai PJKA itu. Yasir memantau dari jauh. Para tentara menemukan Aidit tengah bersembunyi di balik lemari di salah satu sudut rumah. Aidit kemudian dibawa ke markas mereka di Loji Gandrung.
Malam itu juga Yasir menginterogasi Aidit. Kabarnya, pentolan PKI itu membuat pengakuan tertulis setebal 50 halaman. Isinya antara lain, hanya dia yang bertanggung jawab atas peristiwa G30S. Namun sayang, menurut Yasir, Pangdam Diponegoro kemudian membakar dokumen itu.
Menjelang dini hari Yasir kebingungan karena Aidit berkali-kali minta bertemu Soekarno. Namun Yasir tidak mau. "Jika diserahkan kepada Bung Karno, pasti akan memutarbalikkan fakta sehingga persoalannya akan jadi lain," kata Yasir dikutip Abdul Gofur dalam bukunya, Siti Hartinah Soeharto: Ibu Utama Indonesia.
Akhirnya pada pagi buta, Yasir membawa Aidit meninggalkan Solo ke arah barat menggunakan iring-iringan tiga jip. Aidit yang diborgol berada di jip terakhir bersama Yasir. Saat terang, rombongan itu tiba di daerah Boyolali. Tanpa sepengetahuan dua jip pertama, Yasir berbelok masuk ke Markas Batalion 444.
"Ada sumur?" tanya Yasir kepada Komandan Batalion 444 Mayor Trisno. Trisno kemudian menunjuk sebuah sumur tua di belakang rumahnya.
Yasir membawa tahanannya ke tepi sumur tua. Dia mempersilakan Aidit mengucapkan pesan terakhir, namun Ketua Comite Central (CC) PKI itu justru pidato berapi-api. Hal itu membuat Yasir dan anak buahnya marah. Dan, dor! Timah panas menembus dada tubuh gempal Aidit. Menteri Koordinasi sekaligus Wakil Ketua MPRS itu tewas dan terjungkal masuk sumur pada 23 November 1965.
24 November 1965 pukul 3 sore, Yasir bertemu Soeharto di Gedung Agung, Yogyakarta. Setelah melaporkan tugas, sekaligus keputusannya membunuh Aidit, sang kolonel memberanikan diri bertanya kepada sang jenderal. "Apakah yang Bapak maksudkan dengan bereskan itu seperti sekarang ini, Pak?" Soeharto tersenyum.
Ada beberapa versi tentang cerita akhir hidup DN Aidit. Selain tewas ditembak di sumur tua, versi lain menyebut Aidit diledakkan bersama-sama dengan rumah tempat ia ditahan. Betapapun juga, sampai sekarang tidak diketahui secara pasti di mana jenazahnya dimakamkan.