1959年9月15日至28日，赫鲁晓夫访问美国，与艾森豪威尔在戴维营谈判，双方发表了戴维营会谈公报。赫鲁晓夫与艾森豪威尔拥抱的照片出现在世界各大报刊的头版上。
9月30日，一架苏联专机降落在北京首都机场，前来欢迎的中国领导人、群众代表以及各国记者等候在那里。机舱门开了，赫鲁晓夫挥舞着礼帽，微笑着走下舷梯。欢呼声响起，一名少先队员敬献鲜花后，周恩来迎上前去，与他握手，拥抱。
各国记者们蜂拥而上，纷纷提问。一位西方记者说：“赫鲁晓夫先生，您在美国的15天，都与美国人谈了什么？”
赫鲁晓夫说：“和平、友谊！”
记者又问：“那么你这次来中国，又带来了什么？”
赫鲁晓夫拍拍自己上衣的两个口袋，神气活现地：“我带来了两个口袋，这个口袋里装的是友谊，这个口袋里装的，也是友谊！”
从机场到国宾馆，公路两侧彩旗飘扬，由学生、工人组成的群众夹道欢迎，欢声雷动。车内的赫鲁晓夫不时从车窗里向人群挥手致意。
赫鲁晓夫是结束在美国的访问后，匆忙赶到中国的，参加中华人民共和国十周年庆典，并进行国事访问。到达的当天晚上，赫鲁晓夫就与毛泽东开始了会谈。
中南海颐年堂的会议室内，中方有毛泽东、刘少奇、周恩来、朱德、林彪、彭真、陈毅、王稼祥等；苏方有赫鲁晓夫、外长葛罗米柯和驻中国大使尤金等。颐年堂是丰泽园的主要建筑，离毛泽东卧室很近，他经常在这儿举行小范围的会议。
一上来就针锋相对。
赫鲁晓夫说，通过对美国的访问，我认为美国人，艾森豪威尔总统是爱好和平的，而现在世界上却有一股势力是反对和平的。由于美国支持台湾的蒋介石政府，我们苏联是你们的盟友，我们的想法是缓和国际紧张局势，消除战争。
赫鲁晓夫话题一转：“可是你们去年却突然对金门进行炮击，这种行动只能加剧紧张气氛，并可能导致世界大战的爆发。”
周恩来立即道：“赫鲁晓夫同志，您去年来，我们就讨论过这个问题，我们为什么炮击金门，您应该很清楚。”
赫鲁晓夫说：“是的，我知道你们的想法，但是解决问题的办法有很多。”
毛泽东说：“赫鲁晓夫同志，我想知道，如果在你们苏联有一个地方分裂出去了，您，你们的党、政府、人民会怎么办呢？”
赫鲁晓夫说：“我们有过这样的历史，俄国十月革命胜利后，在远东的国土上曾经建立了一个远东共和国，列宁就承认了它。但是后来又回归了苏联。为什么中国在台湾问题上不走这条路呢？”
毛泽东冷冷地：“您的意思是，我们允许台湾的分裂，承认它是独立在中国之外的一个国家？”
赫鲁晓夫点点头：“以后再让它回归中国嘛。”
毛泽东坚决地：“办不到！你说的那个远东共和国我不了解，但我知道无论是以前的俄国，还是现在的苏联，无论是对敌人，还是对朋友，凡事关领土的问题，你们可是从来不客气、不手软、寸土必争，半点都不吃亏的！关于台湾问题，我们的态度是明确的，这是我们自己的事情，我们自己来解决。”
赫鲁晓夫见说不通，又换了个话题：“艾森豪威尔总统请我转告你们，希望你们把扣押的八名美国人尽快放了。”
周恩来说：“不是扣押，是我们在我国东北地区俘获的八个空降特务。赫鲁晓夫同志，您转告艾森豪威尔，他的话您已经告诉我们了，我们会按照我国的法律来处理这件事情的。”
这天晚上，赫鲁晓夫还谈到了中印边界争端问题。这年3月，西藏达赖喇嘛叛乱之后，印度尼赫鲁政府乘机向中国提出大片领土要求，要中国承认中印边界东段非法的麦克马洪线，并企图侵占西段属于中国的大片领土，总面积达12.5万平方公里。美英等西方大国帮助印度政府在联合国内四处游说，而当时，由于中国在联合国的合法席位还在台湾的蒋介石手中，无法在世界外交舞台上针对印度的无理要求展开正面斗争，本希望同属于社会主义阵营的苏联能够仗义执言，说句公道话。但在9月9日，赫鲁晓夫访问美国之前，苏联政府突然就中印边界争端向全世界发表了一个声明，公然指责中国。本来中国领导人憋了一肚子气，可赫鲁晓夫此时偏偏又提出了这个问题，当面指责中国领导人。
赫鲁晓夫很激动：“你们不应该和尼赫鲁争吵，不应该和印度发生冲突，你们这样做让我们很难办……”
他又说，中国是“好斗的公鸡”。
毛泽东脸色铁青地听着。周恩来等在场的中国领导人们忍着愤怒。陈毅一拍桌子，站了起来。赫鲁晓夫停下了，看着陈毅。陈毅说：“不让我们说，不让我们争，你是什么意思？12万多平方公里的领土，你让我们屁都不放一个，拱手相让吗？不是我们让你们难办，是你们太霸道，欺人太甚了！”
第一次会谈不欢而散。
第二天就是10月1日。上午，天安门广场如期举行了国庆十周年盛大庆典活动，毛泽东和赫鲁晓夫等中苏领导人在天安门城楼上检阅了部队和群众队伍。
有一位名叫舒世俊的摄影师注意到，他的相机里，有好几张毛泽东和赫鲁晓夫说说笑笑的镜头，他感到中苏两国领导人是友好的。但是不一会儿，就从城楼休息室里传出了争吵声。显然是毛泽东和赫鲁晓夫在吵，开始赫鲁晓夫嗓门大，毛泽东声音小，不一会儿，毛泽东声音大了起来，似乎很生气地说：“我们不需要教师爷，不需要指挥棒！”
10月2日下午，双方继续在中南海颐年堂举行会谈，一直进行到晚上，还没有结束。来参加国庆10周年庆典的还有其它一些社会主义国家的领导人，为了招待这些贵宾，那天晚上，安排了两台晚会，一个是怀仁堂的京剧晚会，由梅兰芳演出《穆桂英挂帅》，另一个是文化部礼堂的舞蹈晚会，由苏联著名舞蹈演员乌兰诺娃演出《天鹅湖》。由于事先毛泽东和赫鲁晓夫都没有确定要去哪个晚会，所以两台演出都不敢开始。其它国家的贵宾们都在那儿等着，毛主席和赫鲁晓夫的会谈持续了很久，后来赫鲁晓夫又谈到美国俘虏问题，因为他在美国人面前夸了海口。
会谈的气氛异常紧张。赫鲁晓夫十分蛮横，大声吼道：“这八个美国人你们一定要释放，要释放！”
毛泽东说：“不行。”
赫鲁晓夫说：“为什么不放？”
毛泽东说：“中国是有法律的，他们就得受到中国法律的制裁。”
赫鲁晓夫说：“必须释放！我已经答应了艾森豪威尔让你们放人，你们必须释放！”
毛泽东说：“你不能替我们做这个决定。”
赫鲁晓夫突然一拍桌子：“如果你们有钱，那你们就养着他们吧！”
最终赫鲁晓夫没有说服毛泽东，尽管他蛮横，但毛泽东偏偏不怕他。后来毛泽东对身边人说过，赫鲁晓夫越强硬，我就越顶。
赫鲁晓夫站了起来，拿起面前的礼帽，走了。演出也没有看成。这是赫鲁晓夫最后一次来中国。
这天晚上聂荣臻在场。赫鲁晓夫离开会场的时候，聂荣臻就意识到，苏联或许不会再给中国原子弹技术资料了，而且他们全面中止协定的时间不会长了。下面要做的，就是未雨稠缪，拿出我们的应变之策。
显然，二机部受到的冲击应该是最大的。几个核工厂，需要的设备主要是从苏联进口，如果它撕毁协议，停止援助，该怎么办？这就需要有一个应变的部署。苏联方面的做法是，你的厂房建好了，它就供应设备，厂房没建好，它就不来设备，所以现在面临的中心问题是如何以加紧工程建设速度，来催促他们提供设备。
二机部迅速采取了两个行动：一是抢建主工艺厂房，创造好设备安装条件，催促苏方履行合同，交付设备；二是组织科技人员采取同苏联专家一对一或几对一的方式，开展友好活动和对口学习，像挤牛奶一样，想方把苏联专家的技术学到手。
聂荣臻要求各单位，都要学习二机部的做法。
