珍寶島衝突爆發後，蘇聯領導層反應十分強烈。以蘇聯國防部長格列奇元帥、部長助理崔可夫元帥等人為首的軍方強硬派主張「一勞永逸地消除中國威脅」。準備動用在遠東地區的中程彈道導彈，攜帶當量幾百萬噸級的核彈頭，對中國的軍事政治等重要目標實施「外科手術式核打擊」。
8月20日，蘇聯駐美大使多勃雷寧奉命在華盛頓緊急約見了美國總統國家安全事務助理基辛格博士，向他通報了蘇聯準備對中國實施核打擊的意圖，並徵求美方的意見。蘇聯的意圖非常明顯：在中美關係當時也很尖銳的情況下，如果蘇聯動手，讓美國至少保持中立。
第二天一早，基辛格到白宮時，發現尼克松早已急不可耐：「說吧，亨利，碰上了什麼麻煩事？」基辛格拿出十幾張寫滿字的紙放到桌上說：「看看吧，蘇聯想對中國使用核武器。昨晚，多勃雷寧先生同我深談了一夜。克里姆林宮的幾個傢伙決定用核導彈一勞永逸地消除中國的威脅，現在他們來徵求我們的意見。」
尼克松在同他的高級官員緊急磋商後認為，西方國家的最大威脅來自蘇聯，一個強大中國的存在符合西方的戰略利益。蘇聯對中國的核打擊，必然會招致中國的全面報復。到時，核污染會直接威脅駐亞洲２５萬美軍的安危。最可怕的是，一旦讓他們打開潘多拉盒子，整個世界就會跪倒在北極熊的面前。「我們能夠毀滅世界，可是他們卻敢於毀滅世界。」經過磋商，美國認為：一是只要美國反對，蘇聯就不敢輕易動用核武器；二是應設法將蘇聯意圖盡早通知中國，但做到這一點很難，美中30年來積怨甚深，直接告訴中國，他們非但不會相信，反而會以為我們在玩弄什麼花招。最後決定「讓一家不太顯眼的報紙把這個消息捅出去，美國無秘密是人所共知的事實，勃列日涅夫看到了也無法怪罪我們。」
8月28日，《華盛頓明星報》在醒目位置刊登了一則消息，題目是「蘇聯欲對中國做外科手術式核打擊」，文中說：「據可靠消息，蘇聯欲動用中程彈道導彈，攜帶幾百萬噸當量的核彈頭，對中國的重要軍事基地──酒泉、西昌導彈發射基地、羅布泊核試驗基地，以及北京、長春、鞍山等重要工業城市進行外科手術式的核打擊。」一石激起千層浪。這則消息立即在全世界引起了強烈反響，勃列日涅夫氣得發瘋。中國當然更不會像基辛格所說的「但願中共領導看到了這則消息，千萬不要隨後扔掉」。全國很快進入了「要準備打仗」的臨戰態勢，許多企業轉向軍工生 產，國民經濟開始轉向臨戰狀態，大批工廠轉向交通閉塞的山區、三線，實行「 山、散、洞」配置，北京等大城市開挖地下工事。
當中蘇兩國已進入戰爭邊緣的時刻，蘇聯領導人出於全球主要戰略對手是美國、戰略重點在歐洲、難免在襲擊中國後遭報復等多方面考慮，突然採取了緩和措施，蘇聯部長會議主席柯西金利用9月上旬赴越南弔唁胡志明之機，向同時去弔唁的中國黨政代表團提出要在回國途中途經北京同中國總理會談。經反覆考慮，毛同意了這一要求。9月11日，雙方在機場進行了三個半小時的會談。這次會談表明中蘇關係略有緩和，但危機依舊。柯西金回國後，蘇聯又改變了態度，趨於強硬，反映蘇領導層內對華政策不一致，勃列日涅夫等人反對柯西金緩和對華政策的意見，繼續對中國保持高壓政策。
９月１６日，倫敦《星期六郵報》登載了蘇聯自由撰稿記者、實為克格勃新聞代言人維克多．路易斯的文章，稱「蘇聯可能會對中國新疆羅布泊基地進行空中襲擊」。對中國實施外科手術式核打擊的陰雲又一次籠罩中華大地。美國明白，維克多的文章是對美國的一個試探！更是對中國的示警。
出於美國全球戰略利益和發生大規模核戰爭的嚴重後果，在尼克松召集緊急國防會議（參加會議的有副總統阿格紐、國防部長萊爾德、參謀長聯席會議主席惠勒、國務卿羅傑斯和基辛格）後認為：「對於眼前這場中蘇一觸即發的戰爭，我們當然應當阻止。如果他們執意要打，那是他們的事情。」為此，美國實施了三步曲：一是由於中美政府之間沒有交流渠道，安排高級官員會晤，要費很多周折，時間也來不及，我們可以把中美大使級華沙會談揀起來，華沙會談延續了15年，現在已經中斷了兩年，此時恢復意義自然非比尋常。可以安排駐波蘭大使沃爾 特．斯托塞爾馬上去辦。這就出現了斯托塞爾尾追中國駐波大使的戲劇性事件。
二是要利用齊奧塞斯庫和葉海亞與中國的親密關係，頻頻傳遞我們期望和解的誠意。三是為了遠水解近渴立竿見影，美國亮出了1962年古巴導彈危機中尚保留未及動用的一張牌──「用已被破譯的蘇聯密碼，發出向蘇聯本土134個城市、軍事要點、交通樞紐、重工業基地進行準備核打擊的總統指令。」
１９６９年１０月１５日晚７時許，心慌意亂的柯西金向勃列日涅夫報告：「剛才國家安全委員會報來兩個消息，一個是中國的導彈基地已經進入臨戰狀態，所有的地面導引站都已開通，這一點我們衛星收到的信號和拍攝的照片都已經證實。另一個是美國已經明確表示中國的利益與他們有關，而且已經擬定了同我們進行核戰的具體計畫。因為情況十萬火急，他們只是通報了消息，正式報告還要稍晚些送來。」勃列日涅夫不信：「美國會站到中國一邊？這簡直是天方夜譚。請馬上撥通駐美使館電話。」幾分鐘後，大洋彼岸的多勃雷寧大使向勃列日涅夫報告：「情況屬實，兩小時前我同基辛格會晤過，他明確表達了尼克松總統認為中國利益同美國利益密切相關，美國不會坐視不管。如果中國遭到核打擊，美國將認為是第三次世界大戰的開始，美國將首先參戰。基辛格還透露，總統已簽署了一份準備對我國130多個城市和軍事基地進行核打擊的密令。一旦我們有一枚中程導彈離開發射架，他們的報復計畫便告開始。」聽完後，勃列日涅夫憤怒地喊道「美國出賣了我們」。
至於中國，正如10月15日晚柯西金待盛怒的勃列日涅夫稍為平靜後說的：「 也許美國的所謂核報復計畫是恐嚇，但中國的反擊決心是堅決的。雖然他們的核彈頭不多，但我們不可能在戰爭一開始就剝奪他們反擊的能力。更何況他們在四年前就進行過導彈負載核彈頭的爆炸試驗，其命中目標的精度是相當驚人的。而且他們有了防備，現在幾乎動員了全國所有的人都在挖洞。我們應該和中國談判。」柯西金談話中的爆炸試驗是指1966年10月27日，中國用中程彈道導彈攜帶當量為2萬∼2．5萬噸的原子彈，從數百千米外的雙城子發射到羅布泊的一次實彈實戰性原子彈爆炸。
1989年9月23日和29日，中國先後進行了當量為2萬∼2．5萬噸當量的地下原子彈裂變爆炸和轟炸機空投的當量約300萬噸的氫彈爆炸。美國地震監測站、蘇聯地震監測中心，以及兩國的衛星幾乎同時收到了能量巨大的爆炸信號，尤其是蘇聯，十分清楚中國核爆炸的含意。美聯社播發的一篇評論頗具代表性，「中國最近進行的兩次核試驗，不是為了獲取某項成果，而是臨戰前的一種檢測手段」。10月20日，中蘇邊界談判在北京舉行，由珍寶島事件引發的緊張對峙局勢開始緩和。20世紀中國的最後一次核危機隨之灰飛煙滅。
