宇宙研究方面的突破补偿了人们对于农业现状和工业增长速度的失望。发射了第一颗地球卫星之后，苏联在这一领域里一路领先充满自信。1957年和1958年又发射了两颗卫星，都比第一颗卫星更大更重。1959年月球卫星二号成功地在月球着陆；同年9月赫鲁晓夫访美时，送给艾森豪威尔总统的见面礼就是一个插在月球表面的小三角旗的复制品。一个月以后即1959年10月，月球卫星三号接着上天，它环绕着月球飞行，拍摄了第一批月球背面的照片。1960年5月，一个重达4.5吨的宇宙飞行器环绕地球运行。发射这颗卫星的目的在于试验将人类送入宇宙的可行性。这年8月，第二个载着两只狗的宇宙飞行器从绕地球轨道安全返回地球，并且在指定地区软着陆，此举证实载人飞行切实可行。12月的时候，又成功地重复进行了这一试验。由谢·巴·科罗廖夫领导的宇宙研究和发展局告知赫鲁晓夫，载人宇宙飞船如今已被研究证明完全是切实可行的。
1961年年初，研究工作加速进行，宇宙飞船的重量增加至6.5吨。每一个参与研制工作的人都感到载人飞行已经近在眼前，指日可待。
1961年4月12日，准备工作就绪，尤里·加加林被选中担负这一使命。当时预备接替加加林的第二号宇航员格尔曼·季托夫在20年后写道：
那真是一个非同寻常的早晨，至今我还历历在目，恍如昨日。时针朝着关键的时刻稳稳地移动。有关国家部委的要员、飞船设计师、研究小组成员、以及宇航员本人等所有在场者的心情日趋紧张。终于，预备开始的命令响亮而又威严地下达了。尤里·加加林口齿清朗而又信心十足地向国家航空委员会主席报告：他随时准备出发。
指令下达：“点火！”——接着，我们听到自己同志的喊声：“我们走了！”
此时是莫斯科时间9时7分。人类历史上第一艘由人驾驶的宇宙飞船“东方号”腾空而起，遨游宇宙，第一名苏联宇航员就坐在里面。
飞船发射的消息即刻间传遍全球。在莫斯科的许多商店和工厂，工作完全停顿下来，人们驻足倾听关于加加林这一惊天动地之举的广播报道。宇宙飞船横空掠过拉丁美洲和非洲，然后安全返回苏联领土。这次冒险获得了夺目的成功。尤里·加加林通过电话向赫鲁晓夫汇报了他的飞行。数以千计的莫斯科市民、其中有许多是大学生，涌上了街头。红场、马涅日广场、高尔基大街，到处都挤满了欢乐兴奋的人群，他们喜形于色地互相庆贺这一成就。全世界对这次使命成功的反应就象当初听说发射第一颗地球卫星一样欢欣不已。
4月14日，莫斯科为尤里·加加林举行了凯旋式的欢迎。赫鲁晓夫和政府官员前往机场迎接这位宇航员，并陪同他一起乘坐敞篷汽车返回克里姆林宫。红场上举行了隆重的庆祝游行。但是在列宁墓观礼台上有些显要人物缺席，出席者中间没有设计、制造和发射第一颗卫星和宇宙飞船的任何参与者。直到许多年之后，我们才了解到太空火箭的首席设计师谢·巴·科罗廖夫所做的贡献，因为直到他逝世之后，他的事迹才公之于世。尽管西方专家知道大多数在苏联负责宇航计划者的尊姓大名，但在苏联国内，他们的身份一直都处在保密状态。
这年6月，在没有公布姓名的情况下，100多位科学家和设计师被授予苏联社会主义劳动英雄称号，以表彰他们对太空计划成功实施所做出的贡献，另外还颁发了7000枚其他勋章和奖章，由此我们足以推测出这一计划的重要意义。赫鲁晓夫本人也获得一枚列宁勋章并第三次荣膺社会主义劳动英雄称号，嘉奖令表彰他“对火箭工业、科学和技术方面所起的作用，对‘东方号’宇宙飞船成功飞行所做的贡献。这次飞行为征服宇宙开创了一个崭新的时期”。
尤里·加加林这次重大航行之后仅仅几个月，格尔曼·季托夫驾驶飞船又在太空遨游了25个小时，环绕地球航行了17圈。此后又发射了若干颗卫星。1962年8月进行了第一次结组航行，安·尼·尼古拉耶夫驾驶东方三号，波·罗·波波维奇操纵东方四号，他们一起在太空翱翔，先后持续了整整4天。同年11月，苏联发射了火星一号火箭。第二年4月，第五号宇航员瓦·叶·贝科夫斯基和第六号宇航员瓦连金娜·捷列什科娃在火箭轰鸣声中一起升空。后者成为第一位驾驶宇宙飞船航行的妇女。返回地面之后，他们在莫斯科也受到了盛大而隆重的欢迎。
相比之下，美国在这方面的成就大大落后于苏联。肯尼迪总统宣布了一个被称之为“阿波罗”的太空计划，其目的在于把人送上月球。但美国新闻界很快就承认，美国在太空竞赛中已被抛在后面。一则报道还不无讽刺地说，当美国宇航员最终在月球着陆时，欢迎他们的将会是一位矮小粗壮的汉子，那个人将向他们说明玉米在月球上是如何生长的。
在这几年及其之后的一年里，人们对于占据报纸显著位置的其他一些重大事件却无法感到轻松快慰。进入60年代之后，古巴和美国剑拔弩张，关系日趋紧张，而苏联同古巴之间的关系却稳步改善。最后，美国终于同古巴断绝了外交关系，并且极为秘密地准备对古巴进行军事入侵，参加者是以美国为后盾的古巴武装难民。形势越来越严峻，美国战斗机越来越频繁地定期在向古巴运送各种物资的苏联船只上低空掠过。
在首都哈瓦那，庆祝古巴革命两周年的活动采取了军事示威的形式，军队和民兵的游行长达7小时之久。华盛顿注意到这一示威，刚刚当选的美国总统肯尼迪并没有下令取消正在计划中的行动，但确曾指示美国的支援应当大大压缩。尽管如此，那些负责这一行动的人们却企求一举成功，他们指望反卡斯特罗军队在古巴一登陆便能触发反对卡斯特罗政权的暴动。
这一计划在赫鲁晓夫生日那天即1961年4月17日付诸实施。入侵部队在古巴马坦萨斯省一处海湾的岸边登陆，此地当地人称“吉隆滩”。然而事与愿违，当这些雇佣军士兵占领了一条狭窄的滩头阵地之后，却发现自己已经无法向前推进了。卡斯特罗亲自率领着古巴政府军向入侵者发起反攻。苏联政府随即发布了一份公报，保证向古巴提供军事援助和外交支持，与此同时赫鲁晓夫还给肯尼迪送去一封亲笔信。但在4月20日，还未等抗议入侵古巴的活动形成声势，敌人的最后一块阵地就被古巴政府攻占，入侵部队溃不成军狼狈逃遁。事实证明，美国中央情报局对卡斯特罗政权不稳固的估计完全错误。
干涉古巴计划的失败以及美国对这个岛国政权日益升级的敌意导致苏联和古巴关系的进一步密切，年轻的古巴军队得到了苏联更多的军事援助，苏联的军事专家也来到古巴。
和在古巴的流产政变不约而同，老挝由文翁亲王和诺萨万将军领导的亲美右派军队也一败涂地，南越的吴庭艳亲美政府也感到政权难保岌岌可危。在华盛顿的统治集团中，这些耻辱正触中痛处，联想到最近在中东和非洲的失利则更让人恼怒。对这一个个挫折美国的政治家们难以忍受，他们既不打算退却，也不准备委屈求全地接受美国在国际政治中影响下降的前景。
然而，美国决定事态进程的能力的确在急剧减弱。苏联不仅发展了自己的原子弹，还发展了自己的洲际弹道导弹，从而能够将核武器投掷到地球的任何地方。从前，美国在苏联四周建立了一层厚实稠密的军事基地包围网，从这些基地可以对苏联的心腹要地实施核打击而不必担心遭到报复。而时下，这一免疫系统被打破了。从现在开始，美国不仅要警惕亚洲和非洲出现共产主义政权的局面，而且还要被迫正视西半球崛起共产主义政权的可能，甚至还须留神苏联在这些地区建立军事基地的动向。展望前景，华盛顿不禁谈虎色变，不寒而栗。
1961年5月，赫鲁晓夫忙于日常事务的处理。在克里姆林宫，他接见了比利时贸易代表团、古巴青年代表团和由阿拉伯联合共和国大国民议会主席安瓦尔·萨达特率领的埃及国会议员小组。5月5日，他飞往埃里温，参加纪念亚美尼亚苏维埃社会主义共和国成立40周年的庆祝活动。他以前从未到这个山区共和国做客，因而对所到之处始终兴致很高。几天之后，他又前往第比利斯，此时那里也在大事庆祝格鲁吉亚建立苏维埃政权40周年。
与此同时在华盛顿，肯尼迪总统正在举行一系列有内阁成员和亲密幕僚参加的会议，就新政府对外政策的基本轮廓进行广泛的研讨。美国报界开辟了数百个专栏以讨论摆在肯尼迪面前的选择方案。这位总统是否注意到记者们开展的这场争论尚不得而知，但赫鲁晓夫肯定是非常认真地浏览了这些文章中最富有争议性的代表作。在美国专栏作家衮衮诸公中，他尤其赏识沃尔特·李普曼和詹姆斯·赖斯顿，认为这两位名家的某些文章很有启迪性，值得一读，他要求《真理报》加以转载。譬如在5月5日，《真理报》发表了赖斯顿为《纽约时报》撰写的两篇文章。当然，在编者按语中该报也声明：“《真理报》编辑部并不赞同此文中阐述的某些观点。”在1961年4月30日见报的一篇文章中，赖斯顿这样描述了肯尼迪：
他就像一名初出茅庐的拳击手，在比赛中姿式优美地挑逗着对手，随心所欲地挥拳出击，而且不时向观众挥手致意。但突然之间，他下颔挨了重重一击。这下子把他打得不轻。最初两个月的魔力迅即无影无踪了。
一言以蔽之，他不仅是一次失败而且是一连串失败的始作俑者。在这些失败之后他对报界和公众大讲特讲，仿佛他们应当为此负责——而此时，仅以10万票之差在总统大选中败在他手下的理查德·尼克松正计划在全国开始一场政治运动。
因此，总统不能只是作壁上观，在古巴事件之后对老挝的事态仍旧视而不见。他毕竟是个血肉之躯。他不仅是博学多闻、目光敏锐、从哈佛大学毕业的学究肯尼迪，而且还是好战成性、有爱尔兰血统、出生于波士顿名门豪宅的政治家肯尼迪，他在国会中的朋友们和全国各地的来信都在恳切呼唤他采取行动……
（赫鲁晓夫）如今掌握着主动权。他在老挝置我们于任人摆布之地，在古巴使我们显得愚不可及。法国正穷于应付骚乱分子，整个西方看上去都多少有些痴呆呆、傻乎乎，反应迟钝。自不多言，赫鲁晓夫肯定乐于利用优势，扩大战果。
唯一的麻烦事在于希特勒当初也是这么想，莱茵兰、奥地利、但泽、捷克斯洛伐克——对他来说一切都一帆风顺，直到某一天折戟沉沙，惨遭灭顶之灾。也许赫鲁晓夫不会这样一味凭运气为所欲为，而这恰好是危险所在。
的确，肯尼迪正承受着重大的压力，但是在这种明显不利的情况下，他并不急于应付挑战。他决定首先结识一下自己在国际政治舞台上的这个对手。为此，肯尼迪向赫鲁晓夫建议，双方应当在某个中立国家进行一次面对面地会晤。赫鲁晓夫欣然赞成这个主意。于是苏美两国宣布，这次会晤将于1961年6月3日和4日在维也纳举行。
5月27日，赫鲁晓夫乘火车离开莫斯科。在前往奥地利途中，他在乌克兰呆了两天，到基辅做客，在卡涅夫的塔拉斯·谢甫琴柯陵墓前凭吊一番。然后，赫鲁晓夫来到斯洛伐克，会晤了捷克斯洛伐克总统诺沃提尼。6月2日，他抵达维也纳。肯尼迪在5月底也到了欧洲，在巴黎他同戴高乐总统进行了内容具体的会谈，接着在伦敦他又同英国首相哈罗德·麦克米伦见面。
这两位领导人在6月3日早晨相见。两名苏联记者叶·李托什科和马·波迪科利舍尼柯夫对肯尼迪与赫鲁晓夫作了生动的分析与对比：
对于眼下在维也纳进行的会谈所存在的困难和复杂性，任何人都不能视若无睹。参加会谈的这两个人分属完全相反的两种类型——他们的思想、信念、教育和传统都大相径庭。一方是工人的儿子，本人也是工人，是一个久经战火考验的革命者、坚定的共产党人、为各国人民之间的友谊与和平而战的不知疲倦的勇士，一个强大的社会主义国家的领袖；另一方则是百万富翁的公子，本人也是百万富翁，是个虔诚的罗马天主教徒、本阶级利益的代表者，是资本主义世界最大国家的政策卫道士。
这一天以及随后的一天里，赫鲁晓夫同肯尼迪会晤了若干次。他们的会见并非正式的谈判，当他们结束会晤的时候，没有签订协议，甚至也没有发表公报。正如他们两人日后所承认的那样，会谈在友好的气氛中进行，两位政治家坦率而又有礼貌地提出了各自的观点。几天之后，肯尼迪在美国电视台上讲道：
我前往维也纳会晤了苏联领导人赫鲁晓夫先生。在两天的时间里，我们进行了认真、深入的会谈，我相信，我有义务向人民、向国会并向我们的盟国开诚布公地报告这次会谈的情况。
赫鲁晓夫先生和我就我们两国之间引起分歧的重大问题充分而又坦率地交换了观点。我要告诉你们，这是非常严肃认真的两天，其间没有不礼貌，没有发生不愉快的事，任何一方都没有发出要挟对方的威胁或者最后通牒；谁都没占上风，谁也没做让步；谁也没得到，谁也没失去；双方既没打算也没做出重大决定，双方没奢望这次会晤会有所进展，实际上也是如此。
然而，从随后发生的事件中可以看出，赫鲁晓夫和肯尼迪显然都没有真正认识对方，双方都低估了自己的对手。他们并不是通过维也纳彬彬有礼的会晤，而是通过两次国际危机——1961年的柏林危机和1962年的古巴危机才说得上真正相识。
赫鲁晓夫和肯尼迪在维也纳探讨的棘手问题之一是两个德国和西柏林问题。肯尼迪坚持认为，西方的安全同德意志联邦共和国以及西柏林的安全息息相关；西方在柏林的存在和出入这一城市的安全自由是极为重要的。这位总统日后说：
我向赫鲁晓夫先生明确表示，西欧的安全、我们自己的安全同我们在柏林的存在紧紧地融为一体，是法律明文规定而不是个人的恩赐使我们拥有通行权。我们决心维护这些权利，不惜为此冒任何风险……
然而，维也纳会谈之后不到两个月，柏林危机就突如其来地爆发了。
统而言之，问题的症结在于：尽管自从德国战败投降以来16年已过去了，但至今还没有同德国签署和平条约。这意味着苏联新的西部边界即同波兰和捷克斯洛伐克边界还没有得到确认。在40年代末期，政治制度截然不同的两个德国并立于世，在自1871年以来统一成一个国家的疆域内分而治之。位于西部的德意志联邦共和国成为大西洋联盟不可分割的组成部分、北约组织的一员。处在东部的德意志民主共和国则投靠社会主义阵营，入盟华沙条约组织。然而，这两个国家都没有获得明确的国际承认；双方都没有被接纳为联合国组织的成员。苏联同德意志联邦共和国建立了外交关系，但两国关系非常紧张，因为执政的基督教民主党拒不承认新边界。主要西方国家还没有采取步骤同德意志民主共和国建立外交关系。
在两个德国之间也存在着极其复杂的关系。在形式上，双方都正式承认了对方，但两国之间的意识形态争端有增无已；两国仅仅靠分区边界相互隔离，这是德国被分割为占领区的时候由同盟国决定的；这种边界并不妨碍德国人民在两个德国之间相互往返。柏林也同样仅仅被各区之间的边界分隔开来，这个城市的两部分由统一的交通运输系统以及市政经济联结在一起。不少家住西柏林的居民到东柏林去工作，许多东柏林市民则每天前往西柏林上班。不需任何证件就能在区与区之间来往。
相对于西德而言，这种形势对东德造成的困难更大得多。在战争期间，现在属于德意志民主共和国的地区受到了更为严重的破坏，甚至早在1939年以前，这一地区的经济发达程度就远逊于西德所在地区。不仅如此，落在德意志民主共和国身上的战争赔偿负担也更为沉重，结果，民主德国的生活水平要比联邦德国差许多。从前的资本家、大地主、甚至还有一批富农，对在民主德国发生的社会变革深惑不满，纷纷移居西方，这时的东德政府尚能对此泰然处之。但是，高级专家和熟练技工的离去带来的负作用非常大。在某些高等学府里，全体毕业生中竟有多达1/3的人刚一毕业就跑到联邦德国，这对于年轻的民主德国来说无疑是严重的损失。
这个问题还有另外一个方面。如同在其他社会主义国家一样，在民主德国许多消费品的价格，尤其是基本食品、儿童玩具、书本等的价格十分低廉，因为这些商品得到国家预算补贴。因此，成千上万住在联邦德国的居民定期跑到民主德国大量采买，这种抢购对民主德国的经济不啻为一个沉重的打击。
对德国原首都柏林的分割也产生了一个特殊的问题。战争结束之后，这个城市的最高权力由苏联、美国、英国和法国的军事司令官掌握。当德意志民主共和国成立之际，新国家宣布东柏林为其首都。而德意志联邦共和国却不能采取同样的行动，因为西柏林完全在民主德国领土的四面包围之中。尽管这样，联邦德国仍声称，西柏林是西德国家的组成部分，享有西德一个选区的全部权利，并将这一主张正式列为德意志联邦共和国宪法第23款。这一主张也得到西柏林大多数居民的支持。不仅如此，联邦德国的某些机构还设在西柏林，现存各政党在这里亦都有代表。这个城市西半部的司法系统与联邦德国的毫无两样。在经济上和文化上，西柏林也肯定是联邦德国的组成部分。但是，这个城市的合法地位还没有得到明确规定。例如，西柏林在联邦议会并没有自己的代表。西方大国在认可德意志联邦共和国和西柏林的宪法时，注意到这个城市西半部的地位十分特殊。虽然它们把西柏林视为西方世界的一部分，但没有无条件支持联邦德国关于对西柏林拥有主权的观点。
赫鲁晓夫提议用快刀斩乱麻的方式来解决这个棘手的问题，他呼吁西方国家同两个德国签订和平条约，承认目前事实上的边界。至于西柏林，他建议宣布其为自治的“自由”城市，该城的统一及其同外界的联系应当由大国予以保障。这些提议遭到西方国家的拒绝。于是赫鲁晓夫又宣称，如果西方拒不接受苏联的建议，那么苏联及其盟国将同其中一个德国（即指民主德国）单独签署一项条约，然后单方面放弃做为占领国所享有的权利。他还援引了一个先例：不久前在旧金山，美国及其他一些国家同日本缔结了和约，但条约的签字国却没有包括苏联、中国、印度、蒙古或缅甸这些在第二次世界大战中同样与日本作战的国家。
西方国家对这一前景极感不安。迄今为止，西柏林通道一直由苏联当局予以保障，而不是由只同极少数西方国家建立了外交关系的德意志民主共和国控制。授予民主德国充分权利，使之能够发放或撤销美国、英国、法国控制西柏林的许可证，这对西方来说是有失尊严的做法，根本不能接受。西方的好战分子气急败坏地叫嚷：如果苏联撤出柏林，西方国家将被迫“强行冲进西柏林”。任何改变现状的做法都是极其危险的，都会造成难以逆料的混乱的国际局势。
同肯尼迪的维也纳会谈向赫鲁晓夫表明，缔结和约的问题不宜匆忙决定。然而，他却得出结论，认为苏联可以施加一定的压力，以便帮助德意志民主共和国建立对自己边界的严格控制。
德国问题成为这一时期赫鲁晓夫几次演讲的焦点。一天晚上，在克里姆林宫为军事学院举行的盛大毕业典礼上，赫鲁晓夫说：“我们将签署一项和约，但与此同时我们要指示我们的部队，任何敢于向苏联和苏联盟国寻衅的侵略者都将遭到应有的回击。”
1961年8月3日，苏联政府向美国、英国和法国政府递交了一份照会，其中包含的要求有如最后通牒：
有关与德国缔结和约以及根据这一和约对西柏林的现状做出规定的问题，必须在今年年底以前以某种方式得以解决。8月7日，赫鲁晓夫又在苏联电视台上露面，讲话涉及到西方国家所宣布的出入西柏林不受民主德国约束，无须征求许可便能来往于该城市西区的问题。赫鲁晓夫在指出这一危险的形势时警告说，苏联将大大增加驻扎在自己西部边界军队的人数，并且将征召后备役官兵以使部队达到满员建制。对于那些曾拼命反对不久前所提的裁军1/3建议的苏联军官来说，赫鲁晓夫这回对以前裁军步骤甚至连提都不提了，这可正中下怀。
在那些已经充满紧张气氛的西方国家里，赫鲁晓夫的这番言辞引起一片慌乱。北约的全体部队均处于高度戒备状态。与此同时，华沙条约组织的代表在莫斯科召开了一次简短的会议。德意志民主共和国催着要在自己的边界建立某种秩序，以便“先发制人地打击针对社会主义阵营国家的颠覆行动”。民主德国政府已经开始自做主张贸然行动了，8月12日，民主德国部长会议决定对本国边境实行严格控制，关闭两个德国之间的边境，一切界桩都受到严密的监视；对于那些被允许出入双方边境的人们颁发一种特别通行证。此外，围绕着整个西柏林还修筑了一堵高墙，墙上装有铁丝网；在某些地段设置了为数不多的几个特别进出口，过往的一切行人都出示通行证，这个城市的全部交通运输系统不得不重做调整。
西方对此非常不满，提出了强烈抗议。肯尼迪召集顾问进行紧急磋商，美国副总统林顿·约翰逊飞抵西柏林。西柏林居民几度试图拆毁这堵墙，但马上就被对方修复了。北约部队朝东推进，华约大军也向西调动。在西柏林，美军的坦克在围墙的一侧排列成阵，苏军的坦克则在另一侧集结待命，眈眈相向。战争一触即发，全世界为之震惊不已。
然而，战争的威胁在双方的克制下慢慢消退了。西方国家不仅被迫承认了严格控制边界的做法，而且还不得不默认了柏林墙这一既成事实；另一方面，德意志民主共和国虽毫不退让地继续执行新的安全措施，但并没有干涉联邦德国到西柏林的通道。赫鲁晓夫也没有一时冲动去兑现在年底之前同民主德国签订和约的威胁。他几次“延长”了这一最后期限，最后干脆避而不谈和约之事。直至今天，这一条约也没有签署。
随后几个月，东方和西方又恢复了人们习以为常的那种情形；互不信任而又礼尚往来，相互提防而又和和气气。
1962年7月初，由菲德尔·卡斯特罗的弟弟劳尔·卡斯特罗率领的古巴军事代表团抵达莫斯科。这个代表团同苏联军方领导人进行了持续一个多星期的会谈，主要涉及苏联向古巴提供军事援助和派遣一定数量的苏联军事专家的问题。据估计，就是在这一周里做出决定，将要向古巴运送带有核弹头的中程导弹以及能够运载原子弹的轰炸机。
赫鲁晓夫在7月3日和8日两次参加会谈。随后，准备运往古巴的必要设备开始加紧装配，而满载着军火的苏联船只也陆续启程出海，开始远航古巴。但此时此际，这位苏联领导人为转移西方的视线有意离开了莫斯科，开始他上台以来时间最长的一次国内旅行……
赫鲁晓夫的行踪遍及很大一部分疆域。他北上卡累利阿芬兰加盟共和国和摩尔曼斯克州，在那里他参观了北极圈里最大的建筑工地，他还视察了捕鱼船队，观看了北海舰队有核动力潜艇参加的几次军事演习。从摩尔曼斯克赫鲁晓夫飞往阿尔汉格尔，然后又掉头南下，在自己的故乡卡利诺夫卡停留了几天。他对卡利诺夫卡集体农庄的发展感到极为满意，以至于特意把乌克兰的波德戈尔内和谢尔比茨基以及莫斯科的波利扬斯基分别召来一起视察这个农庄。赫鲁晓夫从这里出发继续旅行，他前往乌克兰，去出席第聂伯河克列缅楚格水电站的开工典礼。8月初，他在克里米亚的国家别墅小住一段时日，略作休整。
自不待言，即使是在度假，赫鲁晓夫也仍然忙于国事。在这个月里，他会见了阿富汗国王穆罕默德·查苏尔·沙阿，并与之进行了长时间的会谈；此处还接见了瓦尔特·乌布利希（民主德国统一社会党中央第一书记、国务委员会主席）和联合国代理秘书长吴丹。来自古巴的两位客人——埃内斯托·切·格瓦拉和埃·阿拉贡涅也来此做客。8月底，赫鲁晓夫又转到加格利附近的国家别墅居住，在这里他同美国内政部长斯图尔特·尤德尔以及诗人罗伯特·弗罗斯特会面。
9月15日，赫鲁晓夫临时回到莫斯科。几天之后，他再次动身前往土库曼、塔吉克和乌兹别克。直到一个月以后他才重新回到莫斯科。此时，苏联的导弹已经运抵古巴，发射台正在加紧施工，从苏联用船运去的伊尔——28型轰炸机部件也正在加紧组装。
得知古巴正在接受来自苏联的军事援助，美国高层极其不安。古巴随即被置于全面监视之下。军方情报部门的报告证实，供苏制防空制导导弹使用的发射台已经竣工，事实上，这些导弹属于防御性武器。从空中明显可见的大规模建筑工程其实同一个新建港口有关，修建这个港口的目的是为了满足古巴渔业的需要。但美国情报部门认为正在兴建的是可以用作苏联潜艇基地的大型船坞。美国政府向苏联驻美大使阿·多勃雷宁表示对这一工程感到关注；45艘美国军舰和1万名海军陆战队在距古巴近在咫尺的海域举行了军事演习；美国U-2型侦察机越来越频繁地定期飞越古巴，但保持在不侵犯这个岛国领空的高度。肯尼迪总统要求国会授权他召集15万后备役军人；9月4日，他又发出警告：美国无论如何都不能容忍在古巴建立地对地导弹或任何其他形式的进攻性武器。
这一警告被置之不理，运往古巴的苏联货物，其性质已经发生变化。苏联向古巴提供导弹和轰炸机的行为并未违反国际法。古巴是个独立的主权国家，她有权向苏联要求军事援助，而苏联也同样拥有充分权利准许给予这种援助；至于这一援助的规模和性质则是由苏古两国自己之间讨论解决的问题。当初美国在日本、联邦德国、伊朗、土耳其、意大利、挪威以及其他一些国家的领土上建立军事基地的时候，并没有征得苏联的同意，何况其中有的军事基地距苏联领土相当近；不仅如此，这些基地上还建有能够发射运载核弹头的导弹设施。当然，赫鲁晓夫确实多次说过，苏联不需要在外国领土上部署火箭基地，因为在苏联本土发射的洲际导弹能够打击美国领土的任何指定目标。但是军事专家们令人信服地指出，在未来核战争中，优势不是以小时而是以分秒来计算的。从苏联领土上启动的一枚苏制导弹到达美国需要20到25分钟，然而一枚比如说从土耳其发射的美国导弹打到苏联西部地区却只要5至6分钟。在离美国海岸不到150公里的古巴部署地对地导弹，将会弥补苏美两国之间的这种不平衡。
赫鲁晓夫及其军事顾问低估了美国的决心以及它阻止苏古合作的先发制人的能力。门罗主义即所谓“美洲是美洲人的美洲”，仍然在美国政坛和军界占据统治地位。当然，任何欧洲国家都不承认门罗主义是一条国际法原则，刚刚摆脱对美国的半殖民主义依附的古巴就更不会买这个帐了。但是，美国领导人却蓄谋已久要考验一下苏联，为此他们不惜玩火，甘冒战争的风险。
莫斯科对美国总统的外交策略和美国海军的演习未加理睬。整个9月份，苏联船队继续向古巴运送武器和装备。苏联驻华盛顿大使要求罗伯特·肯尼迪让美国政府放心，在古巴没有部署任何地对地导弹。9月12日，苏联塔斯社发表了如下公报：
苏联政府授权塔斯社声明，苏联没有必要在其他任何国家（例如古巴），布置防御性武器，即用来实施报复性打击的武器。我们核武器的杀伤力之强，我们用以运载弹头的火箭推力之大，足以使我们无需在苏联以外为它们寻找适宜地点。
与此同时，赫鲁晓夫向肯尼迪发去了一封亲笔信，重申了上述这种说法。但实际上，这些举措都是为了掩人耳目，就象赫鲁晓夫长时间离开莫斯科的用意一样。
到9月底、10月初的时候，恶劣的气候条件使美国U-2型侦察机无法维持对古巴的定期监视。而与此同时，建造发射台和安装导弹的工作却正在古巴全速进行。赫鲁晓夫和卡斯特罗指望这些工程可以赶在美国情报部门断定古巴眼下部署的“防御性武器”的性质之前完成。赫鲁晓夫在回忆录中说得相当坦率：“到那时候，我们已经部署了相当数量的导弹，足以摧毁纽约、芝加哥以及其他一些大城市，像华盛顿那样的小镇子就更不值一提了。”
直到10月16日美国才恢复了对古巴的监视。接着美国专家便得出结论，在古巴圣克里斯托瓦尔地区已经建起了一个火箭基地，但不是防空基地而是一个用来发射能携带核武器的地对地导弹基地。通过进一步的强化监视，在10月17日这天，新近组成的美国国家安全委员会执行小组的成员又辨认出几处新的发射台，每个发射台上已经安装上16或32枚导弹，专家们估计这些导弹的射程达到1600公里以上。肯尼迪的幕僚中没有人对这一威胁持有怀疑态度，大家一致认为必须采取行动。只有在对采用何种报复措施最为妥当的问题上，专家们意见不一，众说纷纭。肯尼迪总统和他的弟弟主张对古巴进行全面的海上封锁；而另一方，军方领导人则主张对所有发射台实施大规模空中轰炸；他们认为，尽管封锁可以扣押任何继续向古巴运送导弹的船只，但却无法阻止已经运抵岛上的导弹继续加以安装。在争论还在进行之时，美国部队和飞机正在离古巴尽可能近的地方严阵以待。最后，肯尼迪总统拍板定夺，决定采用封锁的办法。他认为，虽然中央情报局拍摄的照片已经为美国专家提供了足以令人信服的证据，但鉴于苏联一直鼓吹它在古巴没有布置任何进攻性导弹，因此如果美国军队对这个岛国上的军事目标发起突然打击，便会损害美国在世界其他国家心目中的道义权威地位。
肯尼迪向大多数拉丁美洲国家的领导人以及美国的北约盟国通报了他的计划。一支由180艘美军战舰组成的特遣舰队在加勒比海海域整装待发，成批的B-52型轰炸机接到命令满载核弹从美国各个基地升空巡弋。在其中任何一架轰炸机着陆补充燃料之际，另一架便马上起飞接替它在空中的位置。6个步兵师被调往佛罗里达，处于一级战备状态。在古巴关塔那摩的美军基地得到了补充兵员。10月22日，肯尼迪总统在电视上向美国人民讲话。他向十分震惊的听众们描述了古巴局势的发展过程，并且解释了他下令对这个岛国实施全面封锁的原因。他强调说，封锁只是第一步，他已经下令五角大楼为进一步的军事行动做好一切必要的准备，这意味着不仅仅是轰炸，而且还要占领古巴。美国国防部长罗伯特·麦克纳马拉估计这次出征将需要25万名陆军士兵、9万名海军陆战队和空降部队士兵，以及100多艘军舰。
不言自明，赫鲁晓夫自然立刻知晓了肯尼迪的讲话。不过，10月23日的苏联电台和报纸却根本没有报道美国总统的讲话以及古巴遭到封锁的消息。赫鲁晓夫同自己的顾问们迅速进行了磋商。在古巴的苏联导弹尚未部署完毕，若想大功告成还需花一段时间。赫鲁晓夫当然想要在古巴拥有一个强大的火箭基地，但又急于避免战争。他必须搞清楚，美国是在虚张声势还是真计划大动干戈对古巴实施打击。
当天晚些时候，苏联国防部长下令苏联武装部队进入戒备状态，取消一切休假和外出，暂停各部队超龄官兵的复员和转业工作。苏联政府发表了一项声明，强烈抗议美国对古巴的封锁及其采取的其他军事行动，并且还进一步否认在古巴部署过任何进攻性武器。声明指出：“美国正要求古巴从自己的领土上撤出为自卫所必需的军事装备，这一要求理所当然是每个珍视自身独立的国家都不能接受的。”苏联还要求联合国安理会立即开会。根据苏联报刊的报道，在安理会开会时，苏联常驻代表瓦·佐林“戳穿了美国国务院官员捏造的所谓在古巴‘发现苏联火箭基地’的神话”。与此同时，古巴军队实行了总动员，岛上的苏联专家也受命加紧安装火箭，开往古巴途中的苏联船队离美国封锁线也越逼越近。表面上，赫鲁晓夫镇定自若，他甚至还去莫斯科大剧院观看了一场演出，因为他深知世界另一边正在密切注视着自己的一举一动。
肯尼迪总统给赫鲁晓夫写了一封信，敦促苏联领导人不要将美国所实施的封锁视为儿戏。他在信中写道，美国无意去攻击苏联船只，“我所关心的是，我们双方都能显示出谨慎，不要使局势恶化而失去控制。”这封信没有在苏联公开发表，但苏联报纸报道了吴丹向苏联提出的停止向古巴运送武器的呼吁。英国哲学家贝特兰·罗素也向赫鲁晓夫发出了类似的呼吁。美国情报部门告知肯尼迪，苏联潜艇在加勒比海沉浮出没，对美国的航空母舰构成了严重的威胁。
封锁线布置在离古巴海岸800公里之外。10月24日早上，两艘苏联运输船驶近封锁线，它们由一艘潜水艇护航，与美国航空母舰“埃塞克斯号”对峙，后者的甲板上载有专门对付潜艇的直升飞机。麦克纳马拉下令，在必要时，直升飞机可以向苏联潜艇投掷轻型深水炸弹，迫使其浮出水面。赫鲁晓夫并不打算冒这个险，他命令这些船只停在封锁钱以外等待进一步的指示。然后他又给肯尼迪发去一封电报，建议举行双方首脑会谈。肯尼迪答称他随时准备会晤赫鲁晓夫，但条件是苏联将其导弹从古巴撤除。总统也别无选择，空中侦察已发现古巴的一些火箭装置在几天之内便能进行发射。8架一队的美军飞机每天两次低空掠过古巴，其他一些飞机则在苏联潜水艇上空穿梭盘旋，飞来飞去。
又有更多的苏联船只到达封锁线，然后便停止前进。在古巴，装配火箭和伊尔一28型轰炸机的工作日以继夜地进行着。苏联政府派出米高扬飞赴古巴，他的任务是实地分析局势，并协调苏联和古巴政府的行动。赫鲁晓夫担心卡斯特罗可能会采取什么鲁莽的行动从而使事情不可收拾。
肯尼迪几乎每天都接到赫鲁晓夫的信件。第一封信的语气是威胁性的。这位苏联领导人将肯尼迪的行为称之为“无法无天的强盗行径”、“腐败堕落的帝国主义蠢举”。他还宣布，苏联船队将无视封锁线，因为苏联拥有为“捍卫自己的权利”所需要的一切。但是星期五即10月26日以后，来信的调子开始发生变化，此时肯尼迪已下令武装部队准备入侵古巴，并且增加了飞越这个岛国的飞机数量。那天晚上，肯尼迪接到了赫鲁晓夫的另一封信，使用的措辞与以前截然不同。这封信没有在苏联报刊上披露，它是由这位苏联领导人亲自口述的，在发出之前甚至没有经过删改。赫鲁晓夫现在确信，美国并非虚张声势，世界如临深渊。他敦促肯尼迪表现出克制，因为“一旦战争真的爆发，就不是我们的力量能够使它再停下来了……我已经参加过两次世界大战，并且知道战争只有在蹂躏了城市和村镇、带来死亡和毁灭之后才会罢休。”赫鲁晓夫不再否认在古巴部署的武器是进攻性的。他指出，美国的封锁是毫无意义的，因为那些导弹已经各就各位准备就绪了。不过他又向肯尼迪保证，导弹都被置于苏联军官的控制之下，不是用来袭击美国而是在遭到入侵时用于保卫古巴的。他写道：
您可以相信，我们的理智都很健全，彼此都很清楚地懂得如果我们袭击你们，你们将会实行报复。而同样，倘若我们遭到你们的袭击也会，以牙还牙，一报还一报。我相信您对此非常明白，这表明我们都是正常人，我们理解这种局势，而且能够准确估计这一处境。既然如此，那我们为什么还要自找麻烦，象您似乎想象我们正在做的那样？只有疯子和寻死的人才会在死前一心要把自己和整个地球都毁灭掉。
赫鲁晓夫提议，如果肯尼迪着手解除对古巴的封锁，收回入侵这个岛国的威胁，苏联就将撤走或销毁已经部署在那里的导弹。
我们决不能拽住这条系上战争疙瘩的绳索两端，因为我们双方越是使劲地拉，这个疙瘩就越紧。最后到了一定时候，疙瘩就会太紧太死，连系它的人都休想解开它了——到那时候，只好把绳子割断。让我们不光放松这条绳索，而且还让我们采取措施解开这个疙瘩吧！我们随时愿意这样做。
这是走向妥协的第一步。但次日早上，赫鲁晓夫又给肯尼迪送来了另一封信，他在信中要求美国从土耳其撤除导弹，并提议在随后二三个星期里就这些事宜举行谈判。这可不对肯尼迪的胃口，他把第二封信束之高阁，仅就第一封信复函作答。肯尼迪在回信中写道，如果一切进攻性武器都从这个岛国拆除的话，那么美国随时准备解除对古巴的封锁，而且也无意对其发动进攻。肯尼迪还通过其他渠道向赫鲁晓夫保证，美国在土耳其的导弹也将被撤走。但是，在古巴的导弹设施问题是不容谈判的有关的工程必须从此中止，并且应当在联合国的监督下予以撤除。
肯尼迪的信件在苏联报纸上披露出来，这无异于承认了在古巴的确有苏联的进攻性武器。赫鲁晓夫接受了肯尼迪的提议，在一封落款日期为10月28日的信件中他写道：“对于您和美国人民就您所说的进攻性武器而表示出的关切，我深为谅解，这些武器的确是非常可怕的。我们双方都明白这是些什么样的武器。”他接着说，一旦美国保证不会进攻古巴，苏联就再没有什么理由向这个岛国提供武器了。就这样，苏联政府下令将这些有争议的武器拆除、装箱并运回苏联。
危机过去了，全世界爱好和平的人们大大松了一口气。赫鲁晓夫和肯尼迪之间的信件往来是越过卡斯特罗进行的。只是通过米高扬，卡斯特罗才获悉正在发生的事情。但是，这位古巴领导人却认为美国的保证是不充分的，他要求美国对古巴的贸易禁运也应予解除，同时美国对古巴的监视也应当结束。米高扬使尽全身的外交解数，最终做通了卡斯特罗的思想工作，默认了苏联提出的和解倡议。
按说美国所坚持的由联合国监督拆除古巴导弹的要求，很有可能使事情节外生枝，但结果却没有发生不愉快的事情。当时，联合国的导弹专家恰好都是美国人。为了表明自己渴望和平的诚意，赫鲁晓夫竟然同意让这些专家检查那些把被拆除的导弹从古巴运回苏联的船只，并且清点已经装船的板条箱。
赫鲁晓夫是不是在这一回合中输给了肯尼迪，撤除导弹算不算对苏联的羞辱，对这些问题是争论不出什么所以然的。美国媒体对此事并没有大肆渲染，肯尼迪也没有把这一结局宣称为自己的胜利。双方领导人以及他们的顾问，对于这次危机的发生都感到负有责任；双方都表现出令人敬佩的克制，同时对于局势也都保持了严格的控制，以使这些危机不致演变成灾难性的战争。在美国，有许多身居要职的政治家和幕僚从一开始便主张实施那些只能导致战争的行动；在赫鲁晓夫周围，也会有许多人不赞同他从古巴撤除导弹的决定。倘若说肯尼迪的声望在古巴危机后显著提高，那么赫鲁晓夫也因为此次事件而受到人们的敬佩。双方都做出了让步，双方都为达成妥协而尽心尽力。
但人们应当清楚，解除危机的关键一步即苏联同意拆除和撤走导弹及伊尔——28型轰炸机一事，距离美国五角大楼规定的出动陆海空三军进攻古巴的最后期限只有不到24小时。这一进攻将使这个岛国遭到一场浩劫，而且还将激起苏联采取报复性行动。第二次世界大战之后的世界还是第一次感受到战争离自己那么近。
古巴和苏联之间的密切关系并没有因此事而受到损害。半年之后，卡斯特罗前往苏联进行了历时40天的访问。在他整个逗留期间，赫鲁晓夫相待热诚、殷勤之至，实为其他外国领导人所罕遇。
1963年4月27日，来自哈瓦那的专机不是在莫斯科而是在摩尔曼斯克着陆，卡斯特罗在这里受到米高扬的迎接。贵宾们被安排在城里游览了一大圈，参观了巨型的原子破冰船“列宁号”。次日，卡斯特罗在莫斯科受到了盛大的欢迎，成千上万的人走上街头迎接这位古巴领袖。卡斯特罗乘坐敞篷汽车在赫鲁晓夫和勃列日涅夫的陪同下，前往克里姆林宫，随后又出席了在红场举行的群众集会。“五一”劳动节这天，卡斯特罗和赫鲁晓夫一起站在列宁墓观礼台上，检阅列队行进的苏联红军。此后两位领导人到莫斯科附近的扎维多沃短暂度假，打猎消遣，同时继续进行讨论。赫鲁晓夫嗜好狩猎，而且枪法相当不错。
5月3日，卡斯特罗开始周游苏联。在此期间，他访问了乌兹别克、伊尔库茨克、斯维尔德洛夫斯克、列宁格勒和基辅。直到5月23日他才返回莫斯科，这一天在列宁体育馆举行了盛大集会庆贺苏——古友谊。这两位领导人发表了一份冗长的联合公报，他们在公报中谈到要在所有领域扩大古巴和苏联之间的合作，而且并未排除在古巴的防务合作。公报指出：
在尼基塔·赫鲁晓夫同志和菲德尔·卡斯特罗同志会谈过程中，苏联方面重申，如果古巴遭到进攻，违反了美国总统做出的承诺，苏联将会对兄弟的古巴人民履行自己的国际主义义务，向古巴提供其所要求的一切物资以保卫古巴共和国的自由和独立。那些蓄意入侵古巴的人们应当清楚，进攻古巴将使人类面临一场灾难性的核战争。
6月1日，卡斯特罗和赫鲁晓夫离开莫斯科来到格鲁吉亚，在那里度过了两天。从格鲁吉亚他们飞抵摩尔曼斯克，这位古巴总理同赫鲁晓夫分手告别，随后登上大约6周前载着自己来到苏联的那架图——114型客机打道回府。
苏联和古巴两国关系加强的同时，苏美之间的紧张关系也有所改善。古巴危机使两国领导人汲取了一个重要的教训，并且更加明确地规定了界限，一旦越过雷池，他们就不可能不冒爆发冲突的危险。毫无疑问，正是古巴危机本身促使赫鲁晓夫审慎地处理有关德国的问题。他现在再也不愿意贸然行事，去破坏本已极不稳定的现状，因为这样做也许将导致一场新的危机，而且其危险程度恐怕不亚于古巴危机。这种谨慎态度尤其表现在苏联、美国和英国签署了一项条约，由此使缔约国承担了遵守部分禁止原子弹和氢弹试验的义务，这件事意义深远。
有关禁止核试验问题的讨论已经旷日持久，但所取得的进展微乎其微。苏联坚持两点要求；她寻求全面禁止核试验，包括在地下进行的核试验此外她还要求每一个潜在的核国家都在这项条约上签字。然而，刚刚建立起自己核武库的法国拒绝参加谈判，美国显然也不想同意彻底禁止核试验。有鉴于此，美国提议对一切已知的核爆炸实行现场检查。为了表明自己所说的追求和平与国际和睦愿望的真诚，苏联政府早在1958年就曾宣布过单方面禁止一切核武器试验，并声明除非美国和英国先行恢复核试验，否则苏联决不继续进行核实验。步苏联的后尘，美国和英国也做出了如是表示。但是1961年，在柏林危机达到高峰期间，苏联首先放弃了这一暂停核试验的自愿誓约。当时，苏联刚刚研制出了一些威力特别巨大的核弹头，但尚未进行实弹试验。赫鲁晓夫一方面急于试验这些核弹头，同时又迫切希望显示苏联的军事实力，这促使他下令在北部偏远的新地岛进行一系列的核试验。苏联科学院院士安·德·萨哈罗夫作为苏联氢弹的缔造者之一，曾参与了这种武器的早期试验，日后他对这一事情做了如下描述：
关于这个问题（指核污染），世界各地都有人谈论，诸如艾伯特·施韦泽、莱纳斯·波林以及其他一些人，都曾做了大量评述。在这些言论的影响下，从1957年起，我开始注意由核武器试验产生的放射性废物所引起的问题，我对这些问题的形成所负有的责任又使我感到压力越来越大。人人皆知，地球上有成千上万的居民会吸收核爆炸产生的放射性物质，这势必又会导致各种怪病和畸胎的剧增。每次核爆炸的放射性物质尘埃都会在大气中飘逸扩散，因而每百万吨TNT当量的核爆炸都会伤害几千条无辜的生命。每一轮核武器试验，无论是美国、苏联、英国，还是中国或法国进行的，都要涉及几千万吨TNT当量的核爆炸，也就是说，会戕及数以万计的生命……我还记得1961年夏天曾安排了一次部长会议主席赫鲁晓夫同一些核科学家的会见。当时我们被告知，为对苏联关于德国问题（柏林墙）的政策提供支持，我们有必要进行新的一轮核实验。我向赫鲁晓夫递送了一张便条，其中写道：“经过三年暂停之后又恢复核试验，这将违背核禁试条约，也会妨碍裁军的进程，而且还会导致新的一轮军备竞赛，特别是洲际导弹和反导弹防御方面的竞赛。”我的这张纸条沿着一排排座位传过去，一直传到赫鲁晓夫手中。他把纸条放进上衣胸前的口袋里，然后邀请所有与会者同他共进午餐。当我们围着桌子坐定以后，赫鲁晓夫发表了即席讲话。这篇讲话直言不讳，使我终生难忘。在讲话中，他表述的一些观点含盖了其他人的主张。他讲的大意是：
萨哈罗夫是一位优秀的科学家，但他应当把外交政策留给我们这些擅长于这门微妙艺术的专家来处理。实力可以使我们的敌人陷于混乱。我们不能大声说我们的政策是以实力做为后盾的，但实际上我们不得不这样做。如果我听从萨哈罗夫这类人的意见，那我就不是什么部长会议主席，而只是一个没有主见的人了。”
快到1962年年底的时候，即古巴危机发生之前不久，又进行了一次超巨型氢弹的试验。在这之后，美国理所当然地感到不再受那个自愿核禁试戒律的约束，肯尼迪下令恢复核试验。尽管如此，禁止核试验谈判仍在继续，各种意见也在讨价还价中不断接近共识。显而易见，即使是谈判各方不能就全面禁止核试验达成一项协议，也没有理由说连部分核禁试也难以谈成。1963年7月，一项禁止在大气层、太空和水下进行核武器试验的条约终于在莫斯科完稿拟就，对于控制军备竞赛，其作用不小。8月5日举行了条约签署仪式，签字画押者包括代表苏联的葛罗米柯、代表美国的国务卿迪安·腊斯克以及代表英国的霍姆勋爵。到场庆贺的有吴丹、赫鲁晓夫以及许多在莫斯科派有外交使团的国家的大使，其中10位大使分别代表各自所属国家也在条约上签字。截止到8月13日，条约签字国增加到27个；9月11日，已有77个国家正式表示参加这一条约。1963年10月10日，在苏联、美国和英国正式批准之后，这项条约开始生效。
在条约签字之后，赫鲁晓夫前往皮松达海角的国家别墅度假。迪安·腊斯克赶到那里去拜访他，他们就苏美关系的许多问题进行了磋商，肯尼迪和赫鲁晓夫当时都渴望奉行缓和政策。他们的会谈还涉及了老挝和越南的局势，在那里，由于美国试图挽救南越政权免于垮台而正酝酿着一场新的危机。赫鲁晓夫对于美国卷入东南亚的消息反应冷淡，他说：“如果你们打算这样做，那么悉听尊便，你们就在越南的丛林里打吧。法国人在那里打了7年，到头来不得不撤军。也许美国人能坚持得稍微长久一点儿，但他们迟早也得离开。”
肯尼迪举棋难定，难下决断。他已经倾向于把美军从越南撤出来，以免陷入一场中国和北越由于拥有无穷人力资源而占优势的战争。但是在1963年11月底，约翰·菲·肯尼迪总统在达拉斯遇刺身亡。赫鲁晓夫对他的死深感悲哀，以后他不时提及肯尼迪，对他评价很高。美国的新总统林顿·约翰逊对于越南问题和整个苏美关系棘手问题的见解与他的前任迥然不同。
事实证明，1960年苏联共产党和中国共产党之间表现出的融洽和睦并不牢靠，很快双方又风波迭起，敌意加大。在1961年举行的苏共二十二大上，中国代表团团长周恩来发表了讲话，其中隐含了对苏共中央委员会报告的嘲讽。周恩来反驳了苏联共产党对阿尔巴尼亚劳动党的指责，他仅仅轻描淡写地谈及苏共二十一大，同时只字未提苏共二十大。不仅如此，周恩来在这次大会结束之前便飞回北京，借口是工作太忙。赫鲁晓夫陪周恩来来到机场，表明自己切实期望维持同中国和中国共产党的友好关系。但他的姿态被置之不理。在中国共产党的首次秘密会议上，周恩来将苏共二十二大称之为“修正主义的大会”，中国经济的重重困难也归咎于苏联。
1962年，苏中两党之间又起纠纷，但主要是通过秘密信件和包含有种种暗喻的一系列理论文章进行论战。到1963年，双方的论战日益公开化、白热化。这年年初，中国报纸《人民日报》发表了一系列文章抨击苏联共产党。当后者提议解决这种争执时，这个建议又被一口拒绝。中国报刊开始大张旗鼓地转载选自阿尔巴尼亚报章杂志的反苏文章；同时，批评意大利共产党、法国共产党和美国共产党以及其他一些国家共产党的大量材料也在中国公开发表。
为了缓和两国的紧张关系，苏联共产党做了再次努力。赫鲁晓夫提议苏联和中华人民共和国领导人之间举行会谈，无论在最高一级还是在双方都可接受的较低级别均受欢迎。中国人同意举行高级会谈。但是，在原定举行会谈的1963年7月之前，中国领导人发表了一份内容详尽、面面俱到的文件，标题是《关于国际共产主义运动总路线的建议》。在这个文件中，他们列出了25个方面的问题，对中苏双方争论的实质问题表明了自己所持的立场。为不影响即将举行的双方会谈，苏联报刊当时没有发表这份引起争议的文件。但是，中国大使馆和在苏联的其他一些中国机构大量散发了《建议》的俄文译本。当这份文件在罗马尼亚出现时，赫鲁晓夫非常失望——的确，在那里发表这一文件是朝着罗马尼亚和中华人民共和国之间建立特殊关系迈出的第一步。
1963年7月5日，苏中两国共产党代表之间的会谈在莫斯科开始举行，并且在敌对的气氛中举行。中国代表团由中国共产党总书记邓小平领队，苏联代表团的团长是负责苏共对外事务的米·安·苏斯洛夫。当会谈开始的时候，苏联报刊全文发表了中国的那份《建议》，同时还发表了题为《苏联共产党中央委员会致苏联国内各级党组织和全体党员的公开信》的另一份文件，逐条批驳了中国人所主张的“总路线”。
正如人们所预料的那样，会谈并未达成任何协议。与此相反，在中国人的坚持下，会谈在7月20日中止。中国代表团在回到北京时受到盛大的欢迎，毛泽东本人也亲自到机场迎接他的同事。
苏中两党之间关系的恶化自然而然地影响到两国之间其他方面的往来。双方贸易额下降，科学、技术和文化等领域的合作急剧减少，趋近于无。另外，中苏边境上这样或那样的事件越来越频繁地发生。成群结队的中国牧民故意越过边界，当苏联边境哨兵要他们返回中国时，他们却拒绝回去。在莫斯科签署的部分核禁试条约更是对成见已深的苏中关系雪上加霜。1963年7月31日、8月15日和9月1日，中国领导人连续三次对莫斯科条约发表了吹毛求疵的声明，指责这个条约是“一场大骗局，其用意是愚弄全世界人民”，“同全世界爱好和平人民的愿望截然相反”，“……中国政府与这样一个卑鄙的阴谋同流合污是不可想象的”。中国政府在一项声明中宣称：
无可反驳的事实表明，苏联政府所执行的政策是：联合战争力量，反对和平力量；联合帝国主义，反对社会主义；联合美国，反对中国；联合各国反对派，反对世界各国人民。
这样一个声明标志着苏中两个共产党的彻底决裂。中国的报刊杂志充满了抨击苏联内政外交的文章。赫鲁晓夫本人则日益成为这些攻击的靶子，中国报刊通常称他是“修正主义头子”，抨击他使苏联同帝国主义狼狈为奸，竭力把苏联从社会主义国家复辟演变成资本主义国家。