Решение о выводе советских войск лишь вдохновило повстанцев и контрреволюционную эмиграцию. 30 октября через границу с Австрией в Венгрию стали переходить бывшие офицеры хортистской армии, члены фашистской партии «Скрещенные стрелы». 30 октября начались погромы партийных комитетов. В листовках, расклеенных на стенах домов, содержались призывы помечать квартиры коммунистов и работников АВО особыми знаками. Многочисленные очевидцы, в том числе американские корреспонденты, сообщали о том, как схваченных людей забивали насмерть или вешали на деревьях на улицах Будапешта и других венгерских городов. Венгерские власти утратили контроль за положением в стране, погружавшейся в хаос и анархию. 31 октября Имре Надь объявил, что Венгрия должна стать нейтральным государством.
В ночь с 30 на 31 октября Хрущев вместе с Маленковым и Молотовым встретился с Гомулкой в районе Бреста. Стремясь избежать советского вмешательства в дела Польши, польский руководитель постарался продемонстрировать свою лояльность и пообещал поддержать действия СССР в Венгрии, в том числе самые жесткие. Видимо, под влиянием общения с Гомулкой, Молотовым и Маленковым на заседании Президиума ЦК 31 октября Хрущев решил пересмотреть вчерашнее решение: «Проявить инициативу в наведении порядка в Венгрии. Если мы уйдем из Венгрии, это подбодрит американцев, англичан и французов. Они поймут нашу слабость и будут наступать… Нас не поймет наша партия. Выбора у нас другого нет. Если находит эта точка зрения поддержку, тогда продумать, как действовать». Поддержав это предложение, Молотов заметил: «Вчера было половинчатое решение». За ввод войск выступили также Жуков, Булганин, Каганович, Ворошилов, Сабуров. Было решено создать «Временное революционное правительство». Руководителем правительства было решено поставить Ф. Мюнниха. «Если Надь согласится, делать его замом. Мюнних обращается к нам с просьбой о помощи, мы оказываем помощь и наводим порядок. Переговоры с Тито. Проинформировать китайских товарищей, чехов, румын, болгар. Большой войны не будет… Направить в Югославию Хрущева и Маленкова».
31 октября Хрущев и Маленков вылетели в Бухарест, чтобы проинформировать руководителей Румынии и прибывших туда руководителей Чехословакии, а затем в Софию для встречи с руководством Болгарии.
1 ноября состоялось заседание Президиума ЦК без участия Хрущева и Маленкова. На нем присутствовали Микоян и Суслов, прибывшие из Венгрии. Микоян заявлял: «Требование вывода войск стало всеобщим. В нынешних условиях лучше теперь поддерживать существующее правительство. Силой сейчас ничего не поможет. Вступить в переговоры. Подождать 10—15 дней». Суслов сокрушался, что «только с помощью оккупации можно иметь правительство, поддерживающее нас». Им возражал Жуков: «Нет оснований, чтобы пересматривать решение от 31 октября. Не согласен с Микояном, что надо поддерживать нынешнее правительство». Его поддержал Шепилов: «Если не вступить на решительный путь, тогда распадется дело и в Чехословакии. Восстановить порядок силой».
2 ноября в заседаниях Президиума ЦК приняли участие руководители венгерских коммунистов Кадар, Мюнних, Бата. Кадар был против ввода советских войск: «Военными силами держать Венгрию… Но тогда будут стычки. Военной силой разгромить, пролить кровь… Моральное положение будет сведено к нулю. Социалистические страны понесут урон». Лишь Бата заявлял решительно: «Надо военной диктатурой навести порядок». На другой день, 3 ноября, Кадар опять был полон сомнений: «Отдать социалистическую страну контрреволюционным силам невозможно. Но… весь народ участвует в движении». Кадар явно не собирался возглавлять правительство, готовое позвать советские войска. О полной неразберихе в эти дни вспоминал на июньском (1957 г.) пленуме ЦК КПСС А.И. Микоян: «Завтра, 4 ноября, наши войска должны начать выступление по всей Венгрии, а сегодня вечером еще неизвестно, кто будет во главе нового правительства Венгрии, по призыву и в поддержку которого наши войска вступают».
Тем временем Хрущев и Маленков прибыли в Югославию, хотя она и не входила в Варшавский договор. Это лишний раз свидетельствовало о преувеличенном внимании Хрущева к мнению Тито. Хрущев и Маленков прибыли в резиденцию Тито на острове Бриони инкогнито. Встреча с Тито происходила в ночь с 19.00 2 ноября до 5 часов утра 3 ноября. Выразив озабоченность ходом событий, Тито высказался за то, чтобы «провести политическую подготовку, попытаться спасти то, что можно спасти, сформировать или провозгласить что-то вроде революционного правительства, состоящего из венгров, которое обратилось бы к народу со своей программой». Судя по всему Хрущев был явно растерян. По свидетельству Мичуновича, он говорил: «Люди будут говорить, что, пока был Сталин, все слушались, не было никаких потрясений, а сейчас, после того, как «они» пришли к власти, Россия потерпела поражение и потеряла Венгрию». По словам Мичуновича, «Н.С. Хрущев условился с И. Тито, что югославская сторона попытается выяснить, можно ли что-либо сделать через И. Надя, чтобы уменьшить жертвы и предотвратить кровопролитие». Хрущев не уведомил Тито о том, что советские войска уже были готовы к новому штурму Будапешта.
В это же время, 2 и 3 ноября, в Венгрию из Австрии прибыло свыше 100 самолетов с боеприпасами для восставших. Позже сообщали, что в Венгрию проникло около 60 тысяч сторонников хортистского режима. Западногерманская газета «Ди Вельт» сообщала: «На горе Геллерт были захвачены сотрудники службы безопасности. Сотни их были убиты в других районах города. Их топили десятками в подземных галереях, где они пытались спрятаться. В другом месте сорок сотрудников АВО были заживо замурованы в таких галереях». В своем интервью газете «Джорнале д'Италиа» Имре Надь заявил, что Венгрия ведет переговоры о выходе из Варшавского договора и скоро «будет управляться как страна западной демократии».
Однако ситуация резко изменилась через несколько часов. Утром 4 ноября 1956 года в Будапешт и другие крупные города Венгрии вступили советские войска. По радио передавали обращение только что сформированного Венгерского Революционного Рабоче-Крестьянского Правительства во главе с Яношем Кадаром. В нем говорилось, что «социалистические силы народной Венгрии вместе с частями Советской Армии, которую призвало на помощь Революционное Рабоче-Крестьянское Правительство Венгрии, самоотверженно выполнили свою задачу».
Подавление венгерского восстания советскими войсками вызвало немедленные ответные действия стран Запада. По их настоянию 4 ноября 1956 года была созвана чрезвычайная сессия Генеральной Ассамблеи ООН для обсуждения «венгерского вопроса». В тот же день президент США Д. Эйзенхауэр направил Н.А. Булганину послание, в котором выражал надежду, что представитель СССР «будет в состоянии объявить сегодня на этой сессии, что Советский Союз готовится вывести свои войска из этой страны и позволит венгерскому народу воспользоваться правом иметь правительство по своему выбору». Фактически президент США предъявлял нашей стране ультиматум, требуя вывода советских войск из Венгрии в ближайшие часы. Не известно, как бы пошли события, если бы США в это время не были заняты президентскими выборами. Америка не была готова воевать из-за Венгрии, так как вовлечение США в вооруженный конфликт в центре Европы могло бы уменьшить число голосов, поданных за Эйзенхауэра. В то же время вскоре после подавления венгерского восстания советскими войсками многие в США стали обвинять правительство Эйзенхауэра в нерешительности и в том, что оно бросило «борцов за свободу» на произвол судьбы.
О размахе антисоветских настроений в эти дни свидетельствовали демонстрации перед посольствами СССР в различных столицах мира, сопровождавшиеся нападениями на посольские здания. Действия СССР были безоговорочно одобрены лишь странами Варшавского договора, а также Китаем и другими социалистическими странами Азии. Однако Югославия, мнение которой так ценил Хрущев, не поддержала полностью действий СССР. Хотя в своем выступлении 11 ноября в городе Пула Тито заявил, что «советское вмешательство было необходимо», поскольку стало ясно, что «с социализмом может быть покончено и дело может обернуться мировой войной», он тут же оговорился: «Мы никогда не советовали им (советскому правительству) прибегать к помощи армии». Более того, Тито выражал восхищение венгерскими «борцами за свободу»: «Вот, посмотрите, как народ с голыми руками, плохо вооруженный, оказывает сильнейшее сопротивление, если перед ним одна цель – освободиться и быть независимым».