دولت کندی به دنبال راه‌هایی برای برکناری کاسترو پس از حمله به خلیج خوک‌ها ادامه داد و راه‌های مختلفی را برای تسهیل پنهانی سرنگونی دولت کوبا آزمایش کرد.امیدهای قابل توجهی به برنامه حملات تروریستی و سایر عملیات های بی ثبات کننده معروف به عملیات مونگوس بسته شد که در دولت کندی در سال 1961 طراحی شد. خروشچف در فوریه 1962 از این پروژه مطلع شد و در پاسخ به آن، آماده سازی برای نصب موشک های هسته ای شوروی در کوبا انجام شد.کندی با نگرانی واکنش های مختلفی را در نظر گرفت.او در نهایت به نصب موشک های هسته ای در کوبا با محاصره دریایی پاسخ داد و اولتیماتوم را به اتحاد جماهیر شوروی ارائه کرد.خروشچف از رویارویی عقب نشینی کرد و اتحاد جماهیر شوروی در ازای تعهد علنی آمریکا مبنی بر عدم حمله مجدد به کوبا و همچنین معامله پنهانی برای خارج کردن موشک های ایالات متحده از ترکیه، موشک ها را حذف کرد.کاسترو بعداً اعتراف کرد که "من با استفاده از تسلیحات هسته‌ای موافقت می‌کردم... ما این را بدیهی می‌دانستیم که به هر حال به یک جنگ هسته‌ای تبدیل می‌شود و ما ناپدید می‌شویم."بحران موشکی کوبا (اکتبر تا نوامبر 1962) جهان را بیش از هر زمان دیگری به جنگ هسته ای نزدیک کرد.پیامدهای بحران منجر به اولین تلاش‌ها در مسابقه تسلیحات هسته‌ای برای خلع سلاح هسته‌ای و بهبود روابط شد، اگرچه اولین توافقنامه کنترل تسلیحات جنگ سرد، پیمان قطب جنوب، در سال 1961 لازم‌الاجرا شده بود.در سال 1964، همکاران کرملین خروشچف موفق شدند او را برکنار کنند، اما به او اجازه بازنشستگی مسالمت آمیز دادند.جان لوئیس گادیس که متهم به بی ادبی و بی‌کفایتی است، استدلال می‌کند که خروشچف نیز به دلیل تخریب کشاورزی شوروی و رساندن جهان به آستانه جنگ هسته‌ای و اینکه خروشچف زمانی که اجازه ساخت دیوار برلین را صادر کرد، به یک شرمساری بین‌المللی تبدیل شده بود.