從7月中旬到危機爆發之前，蘇聯動用了超過85艘船隻，向古巴共運送了42枚中程導彈，162枚核彈頭，42架伊爾-28型轟炸機，還有大批防空導彈及43000名蘇聯軍人。
美國人是從10月14日由兩架-2型高空偵察機在古巴上空拍攝的照片上才發現蘇聯在古巴的設施的。肯尼迪總統在10月16日組成一個專門研究和討論應付古巴導彈危機的班子。由於事先沒有料到*人的這一舉動，消息使與會者大為震驚。
大多數人認為，惟一的辦法隻能對古巴的導彈基地采取空中打擊。但美國的行動弄不好就有可能導致同蘇聯發生一場熱核大戰。因此，後來便提出了隔離或叫封鎖的設想。肯尼迪在10月21日作出最後決定：在海上對古巴進行封鎖，同時準備空中打擊和兩棲登陸行動。
10月22日下午7時，肯尼迪通過廣播、電視宣布：“過去一周來美國發現古巴有進攻性導彈基地和運載核武器的伊爾-28型轟炸機的基地”，“這構成了對所有美洲國家的和平與安全的最明顯的威脅，這種突然而且秘密作出的決定是出於預謀的挑釁性的不正當地改變現狀的行動”。他說，他已下令對運往古巴的一切軍事裝備加以嚴格隔離。一切船隻如果發現向古巴運送進攻性武器必須開回去。肯尼迪表示，美國還準備了一個緊急行動計劃：將出動1080架次的戰鬥機進行空中攻擊。一個總數為18萬人的登陸部隊也被集結在美國東北部港口。到20日，美國在全世界的武裝力量都處於戒備狀態。海軍部署了180艘艦隻*加勒比海。B-52轟炸機隊奉命載足原子武器*空中，一架著陸，立即由另一架飛上去頂替。
在肯尼迪發表講話前，國務卿臘斯克召見了蘇聯駐華盛頓大使多*雷寧，把肯尼迪致赫魯曉夫的一封信和肯尼迪講話的副本轉交給蘇聯政府。23日晚，肯尼迪宣布，美國海軍於24日格林尼治時間下午2時，開始封鎖古巴。美國還對蘇*往古巴的空運進行了封鎖。
據美國海軍報告，當時至少有25艘各式各樣的蘇聯船隻和幾艘可能裝備有核導彈的潛艇正在駛往古巴。美國當局決定，對*封鎖區的蘇聯船隻，如果拒絕停航和不接受檢查，就予以炮擊。10月24日，就有兩艘蘇聯船和一艘護航潛艇接近攔截線，美國派出一艘驅逐艦和一艘航空母艦前去攔截。據赫魯曉夫說，當時在古巴已裝好的導彈足以摧毀紐約、芝加哥和其他大城市。蘇聯軍人已把核彈頭移出儲備庫，置於距發射架較近的地方。
加勒比海的緊張局勢持續了三天。在赫魯曉夫10月26日向肯尼迪發出了和平倡議的信件後，形勢也未立即轉變，而且，10月27日是最緊張、最危險的一天。這一天，先是蘇聯廣播了赫魯曉夫致肯尼迪的另一封與前封大不相同的信件，提出以撤除美國在土耳其的導彈基地來交換蘇聯撤除在古巴的導彈設施。接著又有美國一架-2型高空偵察機在古巴上空被一枚薩姆導彈擊毀。參加決策會議的人幾乎一致認為，必須在第二天一早就用飛機去襲擊和摧毀導彈基地，麥克納馬拉已提出了空中打擊與入侵的時間表。隻是肯尼迪還憂慮這一行動的嚴重後果。這天下午，又發生一件突然事件，美國一架高空偵察機在北極地區飛行時，在蘇聯領空迷航，遭到一群蘇聯戰鬥機的攔截。這件事可能會被蘇聯誤認為是一架帶有核武器的作戰飛機。肯尼迪決定再作最後努力，一封致赫魯曉夫的信件把赫魯曉夫26日的建議概括為：
一、你方同意在聯合國適當的觀察和監督下從古巴撤走這類武器係統，並答應在適當安全措施下保證不再將此類武器運進古巴。二、我方同意在通過聯合國做出充分安排後，確保執行並繼續承擔以下義務：1、立即取消現在實行的隔離檢查措施；2、保證不入侵古巴。
肯尼迪還派他的弟弟羅伯特·肯尼迪去會見蘇聯駐華盛頓大使多*雷寧，說明事態嚴重的程度。羅·肯尼迪表示：赫魯曉夫26日的信和肯尼迪27日的信可以成為合理調整古巴衝突的基礎。羅·肯尼迪強調，總統要求明天之內給予切實明確的回答。
這一天，莫斯科的克裏姆林宮也籠罩在美國可能對古巴進行軍事打擊的巨大憂慮之中。赫魯曉夫收到了卡斯特羅的急信，說在未來24-72小時內美國可能對古巴進行空中打擊和入侵。在收到多*雷寧同羅·肯尼迪的談話報告和肯尼迪的信件後，赫魯曉夫當即告訴他的同僚：“同誌們，現在我們必須找到一種體麵的方式來擺脫這場對抗。”當時就決定毫不拖延地接受肯尼迪的建議。赫魯曉夫在信中表示接受肯尼迪的建議後聲明：蘇聯已給自己的軍官下達了指示，中止在古巴的導彈工程建設，將設備拆卸運回蘇聯。
如果10月28日赫魯曉夫不作出明確的答複，美國就可能在29日進行空中打擊和入侵。當時蘇聯駐古巴的部隊擁有162枚核彈頭，其中至少有90枚戰術核彈頭。這些戰術核彈頭是用來對付美國入侵部隊的，一旦交火必然引起嚴重後果。
經過肯尼迪10月27日致赫魯曉夫的信和赫魯曉夫10月28日致肯尼迪的信，美蘇之間扣人心弦的核對抗才暫告緩解。
冷戰發展到極限就必然引起熱核大戰，美蘇兩國都親身感受到核戰爭的極大危險。
赫魯曉夫知道，古巴不能憑借導彈進攻美國，即使同蘇聯聯合起來也不能向美國挑戰。赫魯曉夫隻是把在古巴的導彈作為一種“遏製手段”，要它在達到同美國的“均勢”中起一種加重籌碼的作用。同赫魯曉夫的癡心妄想恰恰相反，肯尼迪說，美國不能容忍蘇聯采取打亂當今世界總體力量平衡的任何舉動，特別是突然而且秘密作出的出於預謀和挑釁性的決定。