10月1日，斯大林给苏联驻朝鲜大使什特科夫和马特维耶夫回电，要他们立即去见金日成，转告他的意见：准备在“三八线”以北与敌人作长期斗争；迅速组建预备队，并在南方开展游击战；苏联将提供必要的物质援助。

    至于金日成要求派军队援助的问题，斯大林推到了中国身上：关于“给予武装援助的问题，我们认为更可以接受的援助形式是组织人民志愿部队。关于这个问题，我们必须首先同中国同志商量”。在此之前，斯大林显然已经有所考虑。师哲在回忆录中提到，仁川登陆以后，斯大林曾来电询问中国在沈阳到丹东一线部署的兵力有多少，能否出兵援助朝鲜。在接到金日成的求援电报后，斯大林又给毛泽东发来电报：“中国最终将被卷入战争，同时，由于与中国有互助同盟条约，苏联也将卷入战争。我们对此应该惧怕吗？我的观点是，我们不必惧怕，因为我们联起手来将比美国和英国更强大。”“如果战争是不可避免的，那么让它现在就来吧，而不要等数年之后，那时日本军国主义就将恢复起来并成为美国的一个盟国。”斯大林的这番慷慨陈词，显然不仅仅是询问中国的意见，而且是鼓动和要求中国卷入这场战争。

    金日成在要求斯大林替他向中国寻求帮助的同时，也直接派人来北京求援。10月1日，朴宪永携金日成给毛泽东的信抵达北京，直接向毛泽东、周恩来提出请中国出兵赴朝参战。

    几天之内，形势剧变，情况危急，苏联的鼓动和朝鲜的请求，加上中国对战局发展前景的担忧，迫使毛泽东当机立断，作出决定。10月2日凌晨2时，毛泽东以中央军委名义给高岗和邓华发电，要高岗立即来京开会，让邓华下令“边防军提前结束准备工作，随时待命出动，按原定计划与新的敌人作战”。同一天，毛泽东拟就了给斯大林的电报稿，电报稿中说中国已决定“用志愿军名义派一部分军队至朝鲜境内和美国及其走狗李承晚的军队作战，援助朝鲜同志”。还通报说中国预先调至东北的12个师将于10月15日开始出动，在朝鲜北部适当地区（不一定到“三八线”），进行防御战，待苏联武器到达后，配合朝鲜人民军举行反攻。这是毛泽东第一次明确表示派兵入朝作战的意思，但是，这封连夜起草的电报却并没有发出，原因是在当天下午即10月2日召开的中央书记处会议上，大家意见很不一致。

    10月4日，在中南海丰泽园召开的政治局扩大会议意见分歧仍然很大，许多人不赞成出兵。由于天气原因，彭德怀于10月4日下午才飞抵北京。赶到会场后，彭德怀“发现会议的气氛很不寻常”，意见分歧很大。当天下午，彭德怀没有发言。5日上午9时左右，邓小平受毛泽东委托专程到北京饭店接彭德怀去中南海谈话。显然，毛泽东有意通过彭德怀扭转会议的僵持局面。下午政治局会议继续对是否出兵援朝问题进行讨论时，仍有两种意见。这时，彭德怀发言坚决支持毛泽东的主张。彭德怀的发言的确起了重要作用。会议同意了毛泽东的主张，决定出兵援朝。所以会议结束后，毛泽东才十分肯定地对彭德怀说：“给你十天准备时间，出兵时间初步预定10月15日。”

    10月6日，周恩来主持召开党政军高级干部会议。会上传达了党中央关于出兵朝鲜的决定，并研究部署志愿军出动的各项准备工作。林彪在会上继续表示不赞成出兵，他的主要意见是，为了拯救朝鲜而把中国打烂不值得，因装备太差与美军作战没有胜利把握，美国可能用原子弹或大规模空军袭击中国大陆。因此，他还是主张最好不出兵，如果一定要出，就采取“出而不战”的方针，屯兵于朝鲜，待机行事。周恩来批评了这种看法，强调出兵援朝的决心已定，现在只是研究如何执行的问题。

    10月8日，毛泽东发布了关于组成中国人民志愿军的命令，任命彭德怀为志愿军司令员兼政委，率第十三兵团及所属4个军和边防炮兵司令部及所属3个炮兵师，待命出动。后勤供应事宜，统由高岗调度。同日，毛泽东发电将这一决定通知金日成。这是毛泽东第二次作出派兵入朝的决定。

    中国决定出兵朝鲜的确是有很大困难的，其中军事方面的问题主要在于中国军队装备落后，而且没有进行现代化战争必备的空军。然而，就是在出动空军的问题上，斯大林瞻前顾后，出尔反尔，以致中国在下决心出兵朝鲜的问题上再次出现波折。

    周恩来是10月8日离开北京的，10日到达莫斯科，11日在布尔加宁陪同下乘专机飞到黑海之滨斯大林的休养地，当天下午举行双边会谈。会谈的内容主要有以下几点：（1）斯大林解释苏联不能出兵的理由。斯大林认为苏联虽设想过帮助朝鲜，但早已声明苏军从朝鲜全部撤出，所以不能出现在战场，更不能同美国直接对抗。（2）斯大林劝中国出兵，如果中国出兵，苏联将供应武器和装备。（3）周恩来阐明中国出兵的困难：中国人民长期遭受战争之苦，许多国计民生问题尚未解决，目前刚刚结束战争，正在恢复和建设等等。（4）斯大林建议，如果中国不出兵，就通知金日成早些撤过鸭绿江，保存有生力量，可将主力部队撤到中国休整，以利再战。