直到这时，中苏两方都还没有提出在匈牙利再次出兵干涉的问题。此后几小时内，情况就发生了根本的变化。
处理匈牙利危机：苏联第二次出兵
按照赫鲁晓夫在1957年6月全会和后来出版的回忆录的说法，30日凌晨赫鲁晓夫离开刘少奇回家时，做出的决定是不在匈牙利使用武力。但回家后看到匈牙利局势恶化的新情报，经召开主席团会议讨论，一致决定再次出兵干涉。因为已经与中国达成不再使用武力的协议，现在又突然改变做法，所以在31日晚刘少奇回国前，赫鲁晓夫带领整个主席团赶到机场，与刘少奇等举行会谈。令他感到意外的是，刘少奇对此完全赞同，说这也是中国方面的考虑。根据赫鲁晓夫的说法，再次出兵的决定完全是苏联自主做出的。
但中方的说法完全相反，以师哲的回忆最为详细：10月30日上午，苏方将米高扬关于匈牙利局势恶化的报告送给刘少奇看。中共代表团看了这个报告后深感意外，整整讨论了一天。经研究提出了两种办法，一是苏军撤出布达佩斯，二是苏军采取镇压行动。晚上刘少奇打电话请示毛泽东。毛泽东表示，可以把两种办法都向苏联提出，跟他们商量。毛倾向于进行镇压，但以为最好等反革命多暴露一些，在人民看得更清楚的时候再行动为好。当晚，应中共代表团要求，中苏领导人举行了紧急会晤。刘少奇和邓小平明确表示，不能让匈牙利政权落后敌人手里，苏军部队应当回到布达佩斯，坚决维护人民政权。匈牙利的问题不同于波兰问题，已经具有反革命的性质了，必须想办法加以挽救。但赫鲁晓夫表示非常为难，认为出兵就意味着要对匈牙利实行全面占领，因此苏联主张退让。中共代表团没有再坚持，会晤结束。31日晚上，刘少奇接到苏方电话，要求代表团成员提前一个小时到达飞机场，同苏方再度会谈。赫鲁晓夫一见面就告诉刘少奇，经过主席团一整天的讨论，又有了新的决定，准备在匈牙利采取进攻的方针。刘少奇表示赞同，又提出苏联出兵的前提条件一是要有匈牙利政府的邀请，二是要有得到匈牙利群众的拥护。
俄国档案中关于30日和31日苏共中央主席团会议的讨论记录，印证和补充了师哲的说法。根据30日会议的第49号记录，大约在夜晚，尤金报告了与中国代表团会谈的情况：中国人对匈牙利局势表示忧虑，提出“匈牙利是否会脱离我们的阵营？纳吉是怎样一个人？是否可以信任他？”更晚一些时候，赫鲁晓夫和刘少奇进入会场。刘少奇转达了中共中央的意见：“军队应该留在匈牙利和布达佩斯”。而对赫鲁晓夫随后发言的记录是：“两条途径。军事途径——占领。和平途径——撤军，进行谈判。”莫洛托夫的讲话似乎是倾向中国的意见：“政治局势已经明确。建立了反革命的政府，过渡性的政府。”这说明30日夜间中共已经表明了新的立场，而苏共还在犹豫。31日的会议记录显示，苏联领导人已经明确了态度。赫鲁晓夫对匈牙利局势的意见是：必须重新考虑对匈牙利事件的评价问题，苏联军队不能从匈牙利和布达佩斯撤出，必须采取坚决的行动来恢复匈牙利的秩序。“如果我们撤出匈牙利，就会使美国、英国和法国帝国主义受到鼓舞。他们会认为我们软弱并进攻我们。”接着，赫鲁晓夫指出，不能在埃及之后再把匈牙利送给西方，已经“没有别的选择了”。赫鲁晓夫还提出了再次武装干涉的具体办法，如成立以卡达尔为首的临时革命政府，由明尼赫担任部长会议主席，以及与铁托会谈等。主席团一致同意赫鲁晓夫的主张和提议。参加会议的匈牙利前领导人拉科西、赫格居斯、格罗也表示赞同。
这个过程表明，对苏联第二次出兵决策起关键作用的是10月30日晚毛泽东对匈牙利危机态度的转变，更准确地说，是对纳吉政府态度的转变。个中原因，刘少奇转告的米高扬30日电报大概是一个因素，同时也有史料显示，来自中国驻匈使馆的分析也影响了毛泽东的判断。据匈牙利外交官拉德瓦尼和骆亦粟回忆，郝德青大使与卡达尔的私人关系很好，后来他曾告诉卡达尔，他早就看出纳吉的政策将导致资本主义在匈牙利复辟，甚至认为米高扬与纳吉政府的交往以及苏联军队撤出布达佩斯都是错误的，并确信只有军事干预才能解救这种状况。后来毛泽东本人证实，由于郝德青的建议，使他改变了态度。在1959年5月5日与明尼赫会谈时毛泽东强调，中国的领导人对1956年的事件给予了密切的关注，并指着坐在陈毅后面的郝德青说，大使的报告和建议对于评价和处理1956年匈牙利迅速发展的局势是最有帮助的。他追述到，在那年的10月底，中国使馆报告说，反革命势力正在取得越来越多的支持，并且警告说如果苏联不能成功地清算纳吉政府，那么资本主义在匈牙利的恢复将是不可避免的。毛泽东说，由于这个消息和来自几个东欧共产党的消息，他决定立即请赫鲁晓夫对匈牙利的修正主义者采取军事行动。
