在鹰国、夫睿恩施国、西捷毛尼国、岛倭国等地的米军战斗机做好了战斗准备，旨在给苏联造成一种战略司令部已完全准备就绪的印象。
苏联意识到了米国的戒备行动，也知道了米国战略空军司令部20%的飞机携带着原子弹和氢弹在空中不停地飞来飞去。
当白宫新闻秘书于22日中午宣布肯尼迪当天晚上要发表重要讲话后，赫鲁晓夫意识到米国可能发现了导弹发射基地。
在古巴建导弹基地，赫鲁晓夫的目的在于扭转苏联的战略劣势。一旦古巴成功，可以使米国接受一个既成事实，有助于解决苏联所遇到的政治、军事问题，从而改变整个冷战环境，重新达成一个战略平衡，有更多资本和米国讨价还价。
他非常担心，此时的导弹工程还没完工，发射场处于毫无防御的地位，米国人可以轻而易举地从空中予以摧毁；如果米国想空袭的话，他们不会事先宣布……他不清楚米国接下来究竟会采取什么行动。
他立即召开中央主席团会议，从当地时间晚十点开到次日凌晨，在凌晨1点的时候，获悉了肯尼迪的讲话稿。
他们感到庆幸，米国没用空袭来摧毁导弹，对米国采取的“隔离”行动也不得其解。
赫鲁晓夫做出决定：加快导弹基地建设，抓紧进行伪装，同时表明“我们必须表明以武力对武力的决心”。
接下来，苏军开始加紧准备，摆出一付与米国一决雌雄的姿态。
战略导弹部队、防空部队和潜艇部队一律暂停老兵复员、停止一切个人休假、战略轰炸机开始向前沿基地转移，华约联合部队进入战备状态，核潜艇散布到世界各地，洲际导弹处于战备状态。
米国情报部门通过情报分析发现，尽管苏联和华约兵力提高了警戒，但没有充分证据表明苏联准备发动全面战争。
此时，米国在土耳其部署了15枚“木星”导弹已经处于可发射状态，但肯尼迪坚持没有他的授权，这些导弹不准对苏联开火。
他亲自指挥“隔离”措施的执行。勒令哪些船只停航、停航命令什么时候宣布和如何宣布、在什么情况下登船等等的决定都要听他的命令。
他的态度是：对于船只，尽可能不要出现人员伤亡、不要把船击沉；对于潜艇，由雷达搜寻、军舰跟踪，迫使其浮出水面，但不得采取进攻性行动。
赫鲁晓夫为了不把事态扩大，也采取一些行动。
24日晚，苏联塔斯社播放了他给鹰国著名和平主义者、哲学家罗素的回信，他在信中表示，“战争与和平的问题是如此重大，我们应该考虑举行最高级会议以便讨论已经发生的全部问题，尽一切努力来消除爆发热核战争的危险。”
在给联合国代理秘书长吴丹的信中，赫鲁晓夫同样表示，即使在封锁的情况下，他也愿意谈判。
24日下午，他突然召见正在莫斯科的米国企业家——威斯汀豪斯国际公司总经理威廉·诺克斯，两人进行了4个小时的谈话。
在谈话中他承认：在古巴有苏联的导弹和核弹头，但强调这是出于防御目的，肯尼迪是在冒一场世界大战的危险；同时保证，这些导弹都处在苏联的牢牢控制之下，苏联不会首先使用核武器，他对摧毁这个世界没兴趣。
同时他也警告，如果米国海军试图拦截开往古巴的苏联船只，苏联迟早将下令潜艇击沉那些米国军舰，或在公海上拦截米国船只进行报复，苏联不能无限期地忍耐下去。
24日上午10点，米国的海上封锁正式启动，米国海军在距离古巴500海里的水域设置障碍物。
这个时候，有16艘苏联干货船和6艘油轮正驶往古巴，其中3艘舱口大的货船适合装载导弹。
最终，美苏两国在加勒比海形成两军对垒局面，一个极度危险的局面。
只要苏联船只拒绝停航接受检查，米国海军就将对其开火；而苏联货船由携带核弹头的潜艇护航，一旦货船受到攻击，潜艇舰长可以对米军舰进行还击，必要的时候可以自行决定使用原子鱼雷。
在古巴，苏联不仅拥有中程导弹，还有162枚核导弹和战术核弹头。
对峙的场面出现，让赫鲁晓夫和肯尼迪都显得焦虑不安。
肯尼迪怀疑他的命令是否被正确理解与执行，强调“只有总统的命令才能开火，否则会发生第三次世界大战”。
赫鲁晓夫虽然认为米军的军事动员是在恐吓，但对局势的发展感到没有把握。
在24日上午举行的中央主席团会议上，他表示希望解决导弹危机。
他说，继续与肯尼迪针锋相对不会有什么成效，提议运送导弹前往古巴的船只停止前进，或就地抛锚等待封锁结束，或掉头返航，并寻求新的途径保护古巴，或者使之成为“一个和平的地区”。
会上决定，运送民用物资的船只，包括油轮继续前进，并且不准米国登船检查。当时，军舰和潜艇的船长接到莫斯科发来的密码电报，命令“不要和米国的阻拦发生接触，不得越过封锁线，而要转移到一个安全的地方，原地待命。”
而在米国，肯尼迪也指示大西洋舰队司令部，除了给苏联船只掉头回去的机会外，不要采取任何行动，让苏联船只平静地离开。
为了防止海军军官冒失行事、采取一些未经授权的行动，从而加剧危机，他同时还给海军作战部长安德森下达严格命令：对封锁区以外的任何苏联船只和舰艇一概不得加以阻拦、强行登船或骚扰；对驶往隔离线的船只要密切跟踪，没有明确指示不能采取行动。
25日，赫鲁晓夫主持召开中央政治局会议。
他认为，最新情报表明，肯尼迪不会退缩。如果坚持在古巴部署导弹，其结果只能是一场战争，现在是采取战术灵活性的时候了，建议直接进行交易。如果肯尼迪保证不入侵古巴，他将下令拆除弹道导弹。
26日，18艘苏联货船中的16艘开始返航；同一天华盛顿收到赫鲁晓夫给肯尼迪的一封私人信件，“表示出对于危机的含义有着完全合乎情理的了解。”
赫鲁晓夫在信中敦促肯尼迪审慎行事、保持克制，并且暗示：苏联可以从古巴撤走导弹和部队，作为交换，米国则保证不入侵古巴。
27日，米国的两架低空侦察机遭到古巴地面炮火袭击，一架U-2飞机被苏联导弹击落，飞行员丧生。
米国国内要求空袭的压力越来越大。
这一天，还不知情的赫鲁晓夫提出了新的交易条件，要求米国撤去在土耳其的导弹来换取苏联撤除在古巴的导弹。
已经知道情况的肯尼迪也没有批准对古巴的报复，而是在苏联问题专家的建议下，故意不理睬赫鲁晓夫的第二封信，只对他第一封信的建议——以保证不入侵古巴来换取苏联从古巴撤出导弹做出回应。
他在信中警告赫鲁晓夫：如果苏联不撤走导弹，或是把这一问题同欧洲和全世界的更广泛的问题联系起来而使古巴问题的争论拖延下去，那么肯定会使古巴危机加剧，并使世界和平受到严重的威胁。为了避免任何通讯上的延误，米国政府同样将此信直接向媒体发布。
晚些时候，得知有米国飞机在古巴上空被击落，赫鲁晓夫非常震惊，非常担心肯尼迪受不了这样的刺激而做出强硬反应，对驻古巴苏军司令官进行了一番痛斥。
28日凌晨，苏联驻古巴大使转述了卡斯特罗的信件，卡斯特罗言称今后24-72小时米国会入侵古巴。卡斯特罗的信件实际是督促苏联“立即对米国发起核攻击”。
28日上午10点，赫鲁晓夫再次召开最高苏维埃主席团会议，并在会议当中收到了肯尼迪的来信。
他认为，肯尼迪已经做出了最后让步，苏联如不妥协，米军入侵古巴不可避免。
会议决定：接受米国承诺不入侵古巴、苏联撤出导弹的建议。
11月8日至11日，苏联撤走了在古巴的全部导弹，并在公海上接受了米国海军船靠船的检查和拍照；
11月20日，苏联又答应在13天内撤完伊尔-28型轰炸机。
随即，米方宣布解除封锁。
苏联军方利用这次事件提出一个新的、大规模的核武器计划，特别是要大力发展能够打击到米国本土的陆基洲际导弹。
这个计划得到了批准。
以此改变在导弹危机中所表现出来的核劣势，实现与米国的势均力敌……