就在这次访问中，古巴和苏联达成了一顶军事谈判协议。根据这项协议，苏联要向古巴提供军事援助和派遣军事专家。这项协议的具体内容没有公布，但是，此后美国人发现，在海轮穿梭、格外繁忙的加勒比海海面上，满载苏联物资的船只骤增，7、8两月有100多船次，而且到港后由苏联人卸货。这引起了美国人的猜疑。美国国内当时也传闻，16艘货轮运来了3000至5000名苏联技术人员、大量秘密军事技术部队和大量导弹构件来到古巴。一些报刊甚至刊登出了这些传闻。虽然这些传闻未得到证实，但已引起美国的不安。于是，美国加强了对海面及古巴的空中监视，用海军船只和飞机对驶入古巴的每艘苏联船只进行拍照。肯尼迪更是关注这些情报，从8月初开始，苏联人员和装备进入古巴一直是他在白宫主持的一系列会议的主题。美国共和党的强硬派对此反映更为强烈，严厉批评肯尼迪政府的对外政策软弱。

8月底，由切·格瓦拉率领的第二个古巴代表团访问莫斯科，9月2日发表的两国代表会谈公报提到，苏联同意古巴要求，提供军火和技术专家以训练古巴武装人员。这个公报无疑证实了美国怀疑。所以，9月4日白宫发表声明:关于苏联在古巴设防空导弹、载运导弹的汽艇。运来苏联技术人员的传闻已经得到证实；美国不会容忍古巴部署地对地导弹及其它进攻武器。针对美国的激烈反应，赫鲁晓夫当天致函肯尼迪，向他保证苏联在美国国会选举之前，不会做任何使国际形势复杂化或两国关系增加紧张的事。11日苏联政府发表的一份声明宣称:苏联没必要把抗击侵略的武器转移到别国，例如古巴，以此来进行回击……苏联有从本国领土给予任何酷爱和平的国家以支援的能力.

事实果真如此吗？

不然。60年代，美苏在进行停止核试验及裁军谈判的同时，各自加紧核试验。1959年，美国国防部高级将领估计，1962年底苏联的远程导弹在数量上可能以3比1领先美国，而苏联在1962年8月也宣布进行一系列百万吨级以上核爆炸，冲破停止三年核试验的禁令。肯尼迪对美苏之间这种“导弹差距”问题十分关注， 在就 任三年中追加军事经费170亿美元。1961年3月，肯尼迪指令加强由潜艇发射的北极星导弹和地下发射的民兵式导弹的研制和生产。美国利用西德、奥地利、希腊和土耳其对苏联和东欧社会主义国家形成包围。1959～1960年问，北约部队和西德军队多次进行军事演习，无一不是以苏联和东欧为假想敌的，美国的导弹从上耳其发射只需5、6分钟，而苏联从本国发射导弹到美国则需20～30分钟。与美国毗邻的古巴，对于改变苏联核布局无疑是最好的条件。

这种不利的局面令赫鲁晓夫十分不安。在劳尔·卡斯特罗访苏之前，1962年5月份，赫鲁晓夫访问了保加利亚。一天，他与苏联国防部长马林诺夫斯基一起在黑海之滨的沙滩上漫步。马林诺夫斯基说:“拥有在几分钟之内就可毁掉基辅、明斯克和莫斯科的核导弹的美国军事基地就在对岸的土耳其。”赫鲁晓夫问:“那我们为什么不能在美国附近建立军事基地？”赫鲁晓夫决心样做。而恰值这时，古巴与美国关系紧张，先后派两个代表到莫斯科，请苏联帮助抵御美国的侵略。为了取得与美国对峙上的平衡，赫鲁晓夫当然乐于支持古巴。但怎么做呢？提供坦克、大炮等常规武器只能起到一般的防御作用，构不成对美国的威慑。赫鲁晓夫认为:“一定要想出某种对付美国的实际办法。我们一定要建立一种具体由小的遏制办法来对付美国对加勒比海的干涉。”最后的决定就是在古巴建立军事基地，部署核导弹和伊尔?8飞机。

赫鲁晓夫当时的打算是:在古巴秘密部署核导弹，并且力争在美国发现之前做完这项工作。这样即使美国发现并采取措施摧毁它们也不怕,因为只要有十分之一导弹留下来，就能给予纽约以致命的打击。在古巴部署导弹的结果，不仅可以抑制美国对卡斯特罗政权采取轻率的军事行动，而且可以起到核均势的作用。赫鲁晓夫不无得意地说:“美国人用军事基地包围我们，用核武器威胁我们，而现在他们就会知道敌人的导弹对准你的时候是什么滋味，我们干的也不过是小小的回敬他们一下。”

苏联政府批准了赫鲁晓大的计划，根据与古巴达成的秘密协议，决定在古巴部署中程导弹，提供伊尔－28喷气轰炸机，所有这些于当月就开始实施。苏联把运往古巴的货物改由苏联船只运送，将几十枚导弹和几十架飞机拆开分别放在集装箱里运往古巴。大约3500多名军事技术人员也同船前往。特别值得提出的是，每一枚导弹都可以携带比爆炸在广岛和长崎的原子弹威力大几十倍的核弹头。这一切都是秘密进行了，到9月2日古巴和苏联两国代表会谈公报发表时，苏联的武器和专家的运输计划已经基本完成，导弹部署工作也近尾声?将核导弹安在美国佬的鼻子底下，赫鲁晓夫似乎出了一口恶气。到底是在在美国人门口埋了一颗地雷，将世界的视角从东半球转到了西半球。可是，他没有料到，一场轩然大波也由此而起，战争危机同样威胁到苏联。赫鲁晓夫实际上为自己出了一道难题。