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杜鲁门得意忘形，不顾毛泽东和周恩来的严重警告，命令美国第七舰队开赴台湾，任命麦克阿瑟为联合国军司令官，又于１９５０年９月１５日指挥７万大军实施仁川登陆，疯狂北犯攻占汉城，叫嚣要越过三八线，把侵略战争的战火燃烧到鸭绿江边。
金日成派代表到北京紧急求援，毛泽东、周恩来迅速研究朝鲜战争形势，一面向斯大林通报情况，一面先按中国传统作法“退避三舍”以观形势发展。
斯大林很快复电，坚决支持中国政府谴责美国侵略的严正立场。
美李军队在朝鲜的猖狂进犯，逼迫毛泽东做出是否出兵的严峻决定。不出兵吧，唇亡齿寒说不过去；出兵吧，刚刚诞生的共和国要和世界头号军事强国较量，胜负难卜。毛泽东闭门谢客，思考三昼夜，又和政治局同志仔细商量。１９５０年１０月１日，南朝鲜军队越过三八线后，终于和周恩来等人商量决定冒险出兵。 １０月２日，毛泽东密电斯大林称：
“我们决定用志愿军名义派一部分军队，至朝鲜境内和美国及其走狗李承晚的军队作战，援助朝鲜同志。我们认为这样做是必要的。因为如果让整个朝鲜被美国人占去了，朝鲜革命力量受到根本的失败，则美国侵略者将更为猖撅，于整个东方都是不利的。”
接着，毛泽东讲到他对出兵朝鲜的具体考虑和对苏联提供武器的要求：
“在目前情况下，我们决定于１０月１５日开始出动，在北朝鲜的适当地区同敌人作战。第一个时期只打防御战，歼灭小股敌人，然后配合朝鲜同志举行反攻，歼灭美国侵略军。”
斯大林接到毛泽东的电报左右为难，便邀请周恩来到莫斯科仔细商谈。
毛泽东、周恩来感到有必要在周恩来赴苏前，把中国的严正态度转告杜鲁门，便选择与中美都有外交关系的印度担任这一工作。周恩来在 １０ 月 ３日深夜会见印度驻华大使潘尼迦，郑重相托：
“美军如越过三八线，我们要管。前天收到大使阁下转来尼赫鲁总理的来函。尼赫鲁总理所提的问题中，有一个是比较紧急的，那就是朝鲜问题。美国军队企图超越三八线，扩大战争。美国军队果真如此做的话，我们不能坐视不顾，我们要管。请将此点报告贵国政府总理，请他转告杜鲁门总统。”
杜鲁门从新德里、伦敦得到中国的警告，他担心中、苏投入朝鲜战争，影响他竞选下一届总统，便想就此问题征求麦克阿瑟的意见。他知道麦克阿瑟桀傲不驯，决定屈驾前往离东京不太远的威克岛，会见麦克阿瑟。在麦克阿瑟表示同意后，他于１０月１５日乘“独立号”总统专机来到威克岛。
麦克阿瑟狂妄地向杜鲁门保证美国在朝鲜战争中赢定了，中国共产党不会发动进攻。杜鲁门仍不放心，又召开有关朝鲜局势的研讨会，社鲁门单刀直入提出问题说：“现在的问题是要认真地估计一下当前的战局，根据现在战场的进展，俄国和中国到底有无可能直接介人？”
麦克阿瑟大包大揽说，中国没有空军，美国空军会炸倒中国人，中苏都不会直接参加朝鲜战争。他保证两个月就能结束朝鲜战争，然后把美国军队撤出朝鲜。杜鲁门对此感到满意，但仍强调注意中苏参战迹象。
在此前后，中苏围绕参加朝鲜战争问题一直在进行紧张的幕后协商。
毛泽东连续主持召开中共中央政治局会议，讨论派遣志愿军赴朝作战问题，两种意见争论激烈。不等会议结束，毛泽东就派周恩来于１０月８日飞抵莫斯科，转飞黑海边休养所，与斯大林进行协商。
周恩来根据中共中央的意见，讲明根据当时中国的实际情况，以不向朝鲜出兵为好。
斯大林强调苏联已宣布从朝鲜撤军，再出兵朝鲜有困难，因为这等于苏联与美国直接交战，因而应让金日成把有生力量撤往 东北，将老弱病残和伤员撤到苏联境内。
周恩来从黑海之滨一返回莫斯科，就接到毛泽东拍来的电报，讲明周恩来走后中共中央政治局继续开会，政治局多数同志主张出兵，还讲了中国出兵的兵力部署、调动及战略、战术计划。
周恩来看罢大吃一惊，这与他刚才对斯大林所讲情况大相径庭。他一言不发，陷入深思之中。他旋即以娴熟的外交艺术，再次会见斯大林，通报了中共中央的新决定。斯大林欣喜异常，立即与周恩来商谈苏联的军火供应和苏联出动空军配合中国军队作战问题。双方商定，苏联提供武器，中国出动军队，苏军负责空中掩护，还商定在奥特波尔交接武器装备。
周恩来迅即赶回北京，向毛泽东和中共中央政治局做了访苏情况汇报，加速了出兵朝鲜的准备，但１０月１０日，苏联方面通过苏驻华使馆的渠道告知周恩来：原商定苏联方面出动空军部队配合中国军队入朝作战之事，由于苏联方面没有做好准备，所以苏联空军暂不能出动。
斯大林这样出尔反尔，骨子里是对中国仍持怀疑态度，认为解放军虽打败了蒋介石，但装备太差，不一定能打败美国王牌军。一旦中国打了败仗，就有导致苏军与美军直接对抗的危险，甚至会引起第三次世界大战，因而在关键时刻，出于民族利己主义，他犹豫了，动摇了，托词没准备好。
周恩来接到苏联驻华使馆的通报，立即赶到丰泽园汇报。毛泽东一听，脸色当时就变了，责备斯大林说：
“你看苏联方面迟不说早不说，单等我们将令一下，他才说，让我们把话说出去，无法收回……恩来，我看这事要重新考虑。”
毛泽东抽着烟在屋里来回走动，考虑了足有十多分钟，又狠狠吸了一大口，才发话说：“恐怕要再劳你去莫斯科一趟了……”
周恩来再次飞往莫斯科，偕同正在莫斯科养病的林彪，前往克里姆林宫动员斯大林执行诺言，向朝鲜派出苏联空军。
斯大林自知理亏，首先开口从彭德怀身上寻找话题说：“我们已经知道中国已下令向朝鲜出兵，任命了彭德怀同志做统帅。听说这个彭德怀作风勇猛，仗打得不错。”
周恩来由衷地称赞横刀马上的彭大将军说：是的，无论是在红军时期领导三军团，还是在解放战争的西北战场，彭德怀打得都不错，陕北吴起镇大捷后，毛泽东同志曾赋诗称赞彭德怀将军说：
山高路远沟深，大军纵横驰奔。
谁敢横刀立马，唯我彭大将军。
林彪对彭德怀不服气，一抹光脑袋说：“不过和美军作战，情况会有些不同。”
斯大林唯恐中国人对与美国兵打仗勇气不足，急忙打断林彪的话，鼓舞士气说：
“美军有什么了不起！林彪同志，要知道，他们是在别国的土地上进行不义之战，士气低落，你说是吗，林彪同志？”
林彪一直担心打不过美国，对出兵朝鲜持悲观态度，他叹口气说：“当然，美军师出无名，是不义之战。不过，我们部队目前装备太差啦，一个野战军仅有几十门火炮，还抵不过美军一个团的火力，而且装甲部队又极少。”
斯大林以为是林彪借此要求苏联提供军事装备，就顺水推舟答应说：
“是的，中国军队的装备有待改进，你们提出要苏联帮助你们装备 ４０个师，我们同意，但要分步骤来。目前，我们可以立即着手先为你们装备２０个师；不过，依我们的经验看，不必等装备好了再作战，应该边作战边改装，在实战中提高部队的战斗力。”
周恩来是善于掌握火候的外交家，他怕林彪再把活题扯远，就适时把议论转入正题说：
“我们党中央感谢斯大林同志对我们的援助，毛泽东同志一再嘱咐我，向斯大林同志表示我们衷心的谢意！但是，我们还想向您反映一下我们的困难情况，那就是我们的空军目前还刚刚组建，飞行员正在训练，还不能立刻投入战斗。因此，毛泽东同志和中央政治局决定暂缓出兵，希望能得到斯大林同志的谅解和进一步的支持。”
苏联外交部长维辛斯基吃惊地问：“怎么？你们不是已经出动了吗？为什么要暂缓呢？要知道，朝鲜的情况非常紧急啊！”
斯大林自然明白中国暂缓向朝鲜出兵的真正原因是自己言而无信，就阻止维辛斯基责备中国说：“关于空军的问题，我想我们还可以再设法解决。维辛斯基同志，我们应该告诉总参谋部，空军方面应该加紧对中国空军进行战前训练。”
斯大林又转脸向周恩来致歉道：“请原谅，目前苏联空军尚不能出动。飞机到了空中，很难划定个界限，如果和美国全面冲突起来，仗打大了，也会影响中国的和平建设，特别是你们还处于战后恢复阶段林彪把抗美援朝取得胜利的希望寄托在苏联出动空军上，又向斯大林提出要求说：“我看苏联空军可以穿中国志愿军的服装，以志愿军的名义作战。这样，既可以解决我军的制空权问题，又避免了美苏直接冲突。”
斯大林以为林彪存心要拉苏联下水，不耐烦地批驳林彪说：“如果有的飞行员被美方俘虏，只穿一身中国志愿军的衣服有什么用呢？”
斯大林微微一笑，又不满地质问中国总理兼外长说：“周恩来同志，您这次来莫斯科，就是来通知我们这件事的？”
周恩来对斯大林言而无信颇为不满，以不容置疑的口气回答道：“是的，斯大林同志，没有苏联红军配合作战，我们暂不出兵。”
斯大林知道错在自己，无可奈何说：“那么好吧，我们是不是应该通知金日成，让他在东北通化建立流亡政府？”
斯大林又以老子党身份对周恩来说：“我理解中国方面的困难，应该能够充分理解。只是你们暂缓出兵到什么时候？你们看，朝鲜的事情对于我们最好的结局是：既不引起大战，同时又能有效地制止侵略。”
周恩来见事已至此，暂时很难改变，就从实际出发，解决最迫切的问题，他说：
“也许朝鲜问题在短期内得不到解决，但是我们还是要做�