在同中国进行磋商之后，针对杜勒斯的核威胁政策和新港声明，赫鲁晓夫在9月7日发出了致艾森豪威尔的公开信，信中呼吁美国政府对台湾及台湾海峡地区所采取的行动要谨慎从事，不要轻易采取可能带来不可收拾的后果的步骤。信中指出，美国正在向台湾派遣配备有核武器的空军部队，运送各种火箭和导弹，建造火箭和导弹发射场等等，这些行动使台湾地区局势尖锐化，加剧了爆发一场使用毁灭性最大的现代武器的战争危险。但对中国的原子讹诈吓不倒苏联也吓不倒中国，那些策划对中国进行原子进攻计划的人不应当忘记，并不只是美国，而且另一方也拥有原子武器和氢武器以及相应的发射这些武器的工具。如果美国竟然对中国发动这种进攻，那么，它就将立即遭到应得的同类武器的反击。因为中国不是孤立的，它有着忠实的朋友，这些忠实的朋友在中国一旦遭到侵略时准备随时援助它，因为中国的安全的利益同苏联的安全利益是不可分割的。信中特别强调：“对我们伟大的朋友、盟邦和邻国中华人民共和国的侵犯也就是对苏联的侵犯。忠于自己义务的我国，将尽一切可能同人民中国一道来维护两国的安全、维护远东和平的利益和世界和平的利益。”[61] 葛罗米柯在9月18日联大会议发言中重申了赫鲁晓夫的声明。[62] 赫鲁晓夫在9月19日致艾森豪威尔的第二封信中再次表达了上述立场，并强调苏联“完全站在中国政府、中国人民这一边”，“过去和将来一直支持他们的政策”。[63]

与此同时，赫鲁晓夫还特地召见中国驻苏大使刘晓进行一次“重要谈话”；在这次会谈中，赫鲁晓夫明确阐述了苏联对危机的立场态度，表露出对爆发战争的担忧。赫鲁晓夫说，帝国主义特别是美帝国主义，正在各地制造紧张局势，特别是在台湾海峡。虽然美帝有困难，但不能不警惕。他认为美帝有可能在有利的时机和地区进行更大的挑衅，甚至搞侵略的阴谋，美国的战争边缘政策是很危险的。赫鲁晓夫对目前台湾海峡局势表示不安，说要特别提高警惕。他认为中国自然比他更了解这一地区的形势，中国也能应付这一局势的任何发展。苏联已经发表过声明，谁进攻中国就是进攻苏联，就是进攻整个社会主义阵营。这是给美国的一个严重警告，他们要考虑考虑的。但要防止局势更进一步发展，苏联将考虑采取一些具体步骤，来帮助中国制止美蒋侵略阴谋的实现。现在美蒋在台湾海峡的优势主要是海空方面，美第七舰队以及美第七舰队掩护下的国民党海军是一个危险的因素。因此，苏共中央经过讨论研究后认为，应在空军方面加强那一地区的力量，使这里的力量能够对美蒋海军起到威慑作用。[64] 此时赫鲁晓夫的真实意图是在中国东南沿海地区建立平衡美国优势的力量，以期避免美苏对抗。

接到刘晓的电报后，周恩来同彭真、彭德怀、陈毅、黄克诚、张闻天以及空军的王秉璋等人对苏共中央的建议进行了仔细的讨论，并在9月23日将以下讨论结果致函毛泽东：一，图-16型轰炸机为喷气大型重轰炸机，外形和构造与图-104型相似，亦可载火箭和核武器，可降落中国一级机场。二，图-16型轰炸机来中国的好处，可以显示中苏合作的力量。只要这种飞机在中国一出现，台湾美蒋雷达上必有反应，可能使美蒋对轰炸我沿海炮兵阵地和城市的行动更有顾忌。这种飞机在我国期间，还边与我空军跟苏联空军学习，明年我有可能自己生产这种飞机。三，但是，另一方面，也要考虑目前时机是否合适。我现在正以美军撤出台湾为谈判斗争中心，而苏联空军突然在中国出现，易使情况复杂。同时这种飞机目前作用有限，它的轰炸和作战范围只能在中国的领水领空，又须我战斗机保护，就可能没有什么作战机会。可是时间久了，蒋帮不断寻机挑衅，有可能终于轰炸我沿海阵地和城市时，图-16型飞机开来，我们就很主动，将会给金门、马祖和美蒋更大压力。四、我们拟对苏联支持表示欢迎，并由中苏双方空军进行技术准备工作。但是，图-16型飞机究竟何时进驻我国归我指挥，需待合适时机由中苏双方另行商定。毛泽东在第二天的复电中表示同意上述意见，但他同时强调，要认真研究“显示中苏合作”究以一种什么形式为妥，是志愿军、雇佣部队，还是以一个苏联国家部队来中国正式参战？[65] 考虑到前一阶段出现的“联合舰队”和“长波电台”事件，对苏联方面的建议，中共中央经过讨论后最后表示婉言谢绝。

中国方面的这一立场使苏联领导人感到更为难堪和极为不满，9月27日，苏共中央致信中共中央，再次强调苏联政府的立场，强调中苏团结与联合的重要性，强调对中国的进攻就是对整个社会主义阵营的进攻，就是对苏联的进攻。但信件同样强烈地表明苏联领导人对中国行为的不满。信件指出：“我们不能允许敌人有这样的幻想，即如果美国或日本或其他任何国家对中华人民共和国发动进攻，苏联将袖手旁观。”信件情绪激烈地说：“感谢你们的高尚，你们准备承受打击，不让苏联卷入。”然而，“如果当原子弹落在中华人民共和国的土地上，当中国的儿女们已经付出生命代价的时候，而苏联，不仅拥有可以阻止我们敌人而且还可以摧毁敌人的可怕武器，却允许自己不向你们提供援助，这对整个社会主义阵营，对国际工人阶级运动，都将是一场巨大的灾难。这是对世界工人阶级的犯罪，对马克思列宁主义所教导的共产主义最神圣的原则的背叛”。[66]

苏共中央的这封信清楚地表明苏联在危机中所面临的困境：一方面如果苏联履行同盟义务，则中国的行为使苏联有卷入战争甚至是核战争的危险；另一方面，如果苏联袖手旁观，则中国的行为使得苏联可能在社会主义阵营面前丧失信誉和威望。为此，赫鲁晓夫又连续给毛泽东写了两封信，表示苏联可以派携带地空导弹的C-75型轰炸机到福建来，以期增强中国的防空力量，改变台海地区的战略力量对比，避免战争。毛泽东复信给赫鲁晓夫虽然表示欢迎，但他强调，“为了最后胜利，我们愿意承担第一个打击，灭掉帝国主义，无非是死一大堆人”。同时毛泽东提议，最好请苏联政府供应中国一批地空导弹和岸舰导弹，并请苏联政府派来技术人员帮助中国训练使用这些武器的部队。[67] 中共中央的态度不仅表明中国自己解决台湾问题的决心，也反映出中共领导人继续反对苏联在军事上控制中国的“企图”。

与苏联政治报刊上发表的文章和赫鲁晓夫支持中国的声明相比，苏联军方在危机期间保持着相当异常的沉默。这种沉默突出表现在两个方面：苏联军方报刊对危机的报道持异常冷淡的态度。危机爆发后，《真理报》连续发表三篇“观察家”的文章，支持中国的行动；这些文章都警告美国，对中华人民共和国的进攻，就是对苏联的“威胁”，苏联将提供一切必要的“道义和物资上的援助”。而苏联军方报刊基本上没有发表任何文章。特别突出地反映苏联军方态度的是在赫鲁晓夫两次发出致艾森豪威尔信件之后。苏联政治报刊都在第一版显著位置加以报道，并配以社论表示支持。但苏联军方报刊却降低调门，反应冷淡，或不发表评论，或根本不提及赫鲁晓夫声明中的核心部分。例如《苏联空军报》在论及对中国的支持时，并没有明确支持“对中国的进攻就是对苏联的进攻”。