王鹤滨向毛泽东提出深造的请求，但毛泽东以“我需要你在我这里工作”的理由，两次否决了他的请求。但王鹤滨认为当时毛泽东的身体情况还好，自己也年轻，应该抓住时机，掌握了更高的医术再为毛泽东服务，就又提出了第三次请求。毛泽东终于松口同意了。
王鹤滨随即进了俄语专科学校的留苏预备班学习。当学习结束，王鹤滨和其他学员收拾行装，准备出国的那天，毛泽东派人把王鹤滨叫到了中南海。见面时，毛泽东首先问道：“王医生，要出国学习啦，去多久啊？”“我想把基础打得扎实一些，从头学起，用上六年时间，从大学一年级学起。”王鹤滨毫无顾忌地说出了他的最初打算。
“时间太长了。”毛泽东沉思一会儿，这样说道。王鹤滨想到毛泽东曾两次说过“我需要你在我这里工作”的话，自己学六年的打算的确长了些，就改变了主意：“主席，那我就去报考研究生，时间短些，学三年。”毛泽东仍旧沉闷着，慢慢地吸着烟，没有再说什么。
1954年7月2日，毛泽东想起一件事，派人把王鹤滨叫到身边：“王医生，你去留苏预备班找一个同学。我接到她的一封信，她要求见见我，她是一个革命烈士的后代，你找到她后，把她领来见我。”
回到留苏预备班后，王鹤滨按照写信人的姓名、班次找到了女同学陈文新。王鹤滨后来得知，陈文新的父亲陈昌（字章甫）是在湖南师范学习时与毛泽东相识并成为好友的。之后，他们又一起在长沙从事革命活动。1930年，陈昌被国民党当局逮捕，继而遭杀害。
第二天下午3点半，王鹤滨就带陈文新去了毛泽东暂住的万寿路新六所。由于陈文新是学农的，因此毛泽东与她交谈时，一直围绕着农业生产方面的话题。他向陈文新询问了土壤的结构、肥力，土壤的矿物质，植物营养吸收以及中国中南地区的土壤改良等问题。
临分别时，毛泽东主动招呼说：“来，合个影吧。”第一次见到毛泽东的陈文新非常高兴，马上站在了毛泽东的身边。王鹤滨想走开，毛泽东说：“王医生，你也来呀！”摄影师侯波为他们拍照后，毛泽东微笑着与他们握手告别，鼓励说：“祝你们学习顺利！”
1954年11月，王鹤滨前往苏联，开始了留学生活，直到1958年获得苏联医学副博士学位。同年，陈文新在苏联季米里亚捷夫农学院获副博士学位。回国后她一直在北京农业大学（中国农业大学前身）从事微生物学教学和科学研究，2001年当选为中国科学院院士，成为我国著名的土壤与环境微生物学家。
王鹤滨在苏联学习期间，曾于1956年的暑假时回来，在北戴河看望过毛泽东。1958年学成归来后，王鹤滨最初在担负着中国党和国家领导人医疗任务的北京医院工作，做了一名主治医师。这期间，他曾陪同朱德回故乡，陪同彭德怀出访东欧九国，也担任过徐海东和吕正操的“片医”任务……
