10月5日下午，政治局扩大会议做出成立中国人民志愿军，彭德怀任司令员的决定。10月6日，毛泽东正式下达出击命令。此时，中国方面还面临着一个主要问题：苏联空军到底能否出动？需要斯大林给予明确的答复。为此，毛泽东决定派周恩来、林彪面见斯大林，进一步商讨此事。10月8日，他在给斯大林拍发的电报中说：经我们再三研究，现已决定出兵朝鲜。有关细节问题，我委托周恩来、林彪与你面谈。此时，斯大林在黑海疗养。周恩来、林彪先乘机到莫斯科，中途转机黑海，时间已经到了10月11号。当天，周恩来、林彪面见了斯大林。从现有资料推断，周恩来在谈话之初，首先提出要求苏联空军出动的问题。
他说，中国主要面临两个困难：第一，装备落后，没有飞机、大炮、坦克，需要由苏联提供。斯大林说，这个没问题，要什么给什么，要多少给多少。第二，我们出动陆军，但苏联方面一定要出动空军。斯大林回答：出动空军可以，但是空军技术复杂，需要一定的准备时间。你们可以先出动，等过了两个月，苏联再出动空军。对这样的安排，周恩来认为不妥，坚持双方要同时出兵。周恩来越是坚持，斯大林就越是狐疑，他不知道中国人在打什么主意，更加坚持由中国先行出动的意见。否则，就放弃北朝鲜，让金日成在中国的沈阳建立流亡政府。在周恩来看来：这个方案也行不通，让金日成在中国建立流亡政府，岂不是引火烧身！林彪在旁插了一句：斯大林同志，这不行，您最好把金日成留在山里打游击。
双方一来一往，想法各异，对同时出兵还是先后出兵难以达成一致，谈话的最终结果是：放弃北朝鲜，中国、苏联都不出兵。于是，斯大林、周恩来联名给苏联驻华大使罗申发电报，并请他将电报转交毛泽东。
电文重复了上述内容：鉴于中国军队没有做好任何准备（包括空军），如在数月后出兵朝鲜，就会失去战机，因此中方没有出兵的必要。建议金日成在沈阳建立流亡政府，由中国提供所需的必要条件。电报最后一句话是，此事由您决定。这句话意味着，到底出不出兵，反正由你决定，斯大林把球踢给了毛泽东。
