会后，毛泽东起草给斯大林的电报。首先表示：“我们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。我们认为这样做是必要的。因为如果让整个朝鲜被美国人占去了，朝鲜革命力量受到根本的失败，则美国侵略者将更为猖獗，于整个东方都是不利的。”接着分析了出兵援助的两个关键性问题。毛泽东写道：“我们认为既然决定出动中国军队到朝鲜和美国人作战，第一，就要能解决问题，即要准备在朝鲜境内歼灭和驱逐美国及其他国家的侵略军；第二，既然中国军队在朝鲜境内和美国军队打起来（虽然我们用的是志愿军名义），就要准备美国宣布和中国进入战争状态，就要准备美国至少可能使用其空军轰炸中国许多大城市及工业基地，使用其海军攻击沿海地带。”对于这两个问题的关联，毛泽东认为：“首先的问题是中国的军队能否在朝鲜境内歼灭美国军队，有效地解决朝鲜问题。”同时，毛泽东预见到：“最不利的情况是中国军队在朝鲜境内不能大量歼灭美国军队，两军相持成为僵局，而美国又已和中国公开进入战争状态，使中国现在已经开始的经济建设计划归于破坏，并引起民族资产阶级及其他一部分人民对我们不满。”最后，毛泽东在谈到具体的作战部署时，还着意强调：“等候苏联武器到达，并将我军装备起来，然后配合朝鲜同志举行反攻，歼灭美国侵略军。”
    毛泽东起草了给斯大林的电报之后，紧接着又办了两件大事。一件是为避免中美双方交战而作最后的努力。１０月３日凌晨，他让周恩来紧急约见印度驻华大使潘尼迦，通过印度转告美英政府：“如果美军越过'三八线'，扩大战争，我们中国不能坐视不顾，我们要管！”当天，美国政府得知了这一信息，但并不相信中国果真“要管”。另一件大事便是决定由彭德怀挂帅出征。１０月３日以后，毛泽东继续主持中央政治局会议，讨论出兵援朝问题。
    从客观上讲，中国此时出兵援朝，困难是很大的。新中国成立刚刚一年，几十年战争造成的创伤急待医治，国家财政十分拮据；国内部分边远地区和沿海岛屿尚未解放，将近一百余万国民党小股武装和土匪也急需剿灭。同时，广大新解放区的新生政权并未真正巩固，土地改革也刚刚开始。在军事领域，虽有五百万经过战火考验的陆军，但武器装备却远远落后于美军，加之海军、空军尚处初建阶段，无法夺取制海权特别是战场制空权。正因为这一切，定下出兵援朝的决心是需要冒极大风险的。
    １０月４日，毛泽东指派的专机把彭德怀从西安接到了北京，并参加了当天下午在中南海召开的政治局委员会议。会上，与会者既分析了出兵援助的必要性，又列举了由此带来的种种困难。毛泽东心情不无沉重地告诉大家：“你们说的都是理由，但别人处于国家危急时刻，我们站在旁边看，不论怎么说，心里也难受。”
    第二天，毛泽东先是委托邓小平同彭德怀进行了交谈，继而毛泽东又单独约见彭德怀。
    “老彭，在昨天的会议上，你没来得及发言，但情况你都清楚了。我们确实存在一些严重困难，但是怎样战胜困难，我们有哪些条件？不知道你是怎么考虑的。”毛泽东的话只是“点到为止”。
    彭德怀直言相告：“主席，昨天晚上我怎么也睡不着。你讲的那几句话，我硬是考虑了一个通宵。权衡利弊，我坚决拥护出兵援朝。”
    毛泽东聚精会神地听着彭德怀的具体分析意见，脸上逐渐露出了轻松的神情。
    彭德怀与毛泽东想到了一起。毛泽东出兵援朝的决策又得到了一个关键性人物的支持。
    “老彭，这回带兵去支援朝鲜人民军同以美军为首的'联合国军'作战，任务十分艰巨，你看派谁挂帅合适呢？”毛泽东微笑着问道。
    彭德怀立即明白了毛泽东的“言下之意”，因而急忙提出：“中央不是早已决定派林彪同志去吗？”
    毛泽东扼要地说明了林彪不能出征的原因，同时明确地说道：“现在很明显，这场战火很快就会烧到我国的大门口，情况危急哟！我们必须当机立断，马上出兵。既然林彪说他有病不能去，常委几个同志商量的意见，这付重担，还是请你彭老总来挂帅，不知你的身体情况怎样？你可能思想上还没这个准备吧，你考虑有什么困难？”
    “主席，我服从中央的决定！”彭德怀的语气斩钉截铁。
    “还是你老彭在中央为难之时，坚决支持和服从中央的决定，这我可就放心了。现在美军已大批向北冒犯，我们不能再等待，要尽快出兵。”毛泽东边说边起身，紧紧握住了彭德怀的手。
    为了统一思想，１０月５日下午，中共中央政治局继续开会。毛泽东明确提出：“现在是美国人逼着我们打这一仗的，犹豫退缩、担心害怕都没有用，这些心理和情绪正是敌人所希望的。现在我们只有一条路，就是在敌人进占平壤之前，不管冒多大的风险，有多大困难，必须立刻出兵朝鲜，我提议由彭德怀同志率志愿军入朝，协助朝鲜人民军抗击敌人。”