但是，对于这一突如其来的转变，中国领导层内部的反应不一。林彪深信其中必有阴谋，毛泽东对苏联的意图也将信将疑。9月16日，中共中央召开政治局会议进行讨论。结果，认为苏联故意施放烟幕弹的看法占了多数。于是，毛泽东在9月17日公布的庆祝国庆二十周年的口号中，增加上了一条“反对任何帝国主义、社会帝国主义发动侵略战争，特别要反对以原子弹为武器的侵略战争！如果这种战争发生，全世界人民就应以革命战争消灭侵略战争，从现在起就要有所准备”的口号。

9月18日、22日，中共中央连续召开政治局会议，讨论爆发战争的可能性问题。不少领导人认为，柯西金的北京之行是为苏联大举侵略施放烟幕的，因为柯西金的缓和承诺并不代表苏共中央政治局。而且，苏联外交部的人仍在宣称苏中冲突无法避免。有关迹象显示，苏联战略火箭部队已做好了出其不意地打击中国的部署。于是，会议提出了一系列战备措施。在22日召开的全军战备工作会议上，周恩来提出:现在国际形势紧张，我们要准备打仗，特别要防止敌人突袭。“准备打仗，这是一个新的战略部署。要真正做到有备无患”。

9月25日，中共中央军委根据毛泽东的指示，召开有各大军区司令员、政委、作战部部长及各总部、各军兵种领导人参加的作战会议，研究落实加强东北、华北、西北的战备问题。会议一直开到27日。林彪在会议结束时强调:全军当前的中心任务就是要加强战备，准备打仗，要用打仗的观点观察一切、检查一切、落实一切。

9月30日，林彪视察北京西郊机场，发现地面飞机摆放过密，担心遭到敌人打击，又正赶上国庆节临近，为预防苏军乘国庆节发动突然袭击，就于当晚召集黄永胜、吴法宪等人开会，当即宣布全军进入一级战备，下令疏散北京附近几个机场的飞机，在跑道上设置障碍物，防止敌军飞机降落，留在机场值班的人要配发武器。他甚至考虑到，要不要放掉密云水库里的水，以免苏军轰炸大坝，水淹北京。

根据9月11日周恩来同柯西金会谈达成的协议，从10月20日起，两国代表团在北京举行中苏边界谈判。考虑到苏联当时的战略动向及有关苏联大军进驻外蒙古的情报，中国领导人仍在担忧苏联很可能会把谈判作为发动突然袭击的一种烟幕。因此，国庆节刚过，林彪就带着黄永胜、吴法宪等前往山西、河北等地察看地形。与此同时，周恩来还要求总参谋部收集整理德国闪击波兰和苏联及日军偷袭珍珠港的资料，并分发给外交部等部门负责人参考。

接着，林彪根据毛泽东的指示，主持召开中央政治局会议，研究苏联发动战争的可能性。与会者一致认为苏联缺乏诚意，很可能会冒险发动对中国的突然袭击，因而赞同毛泽东关于党和国家领导人应该分散一些，疏散到外地的指示。会后，毛泽东明确要求，在北京的党和国家领导人及中央党政军领导机关在中苏谈判开始前应紧急疏散。

结果，在北京的中央党政军主要领导人于20日之前已全部疏散完毕。10月14日，毛泽东去了武汉。16日，林彪去了苏州。同时，周恩来率领留守北京的军委办事组成员黄永胜等转移到北京西山可以防御原子弹的战备指挥中心办公。

10月17日，刚疏散到苏州的林彪打电话给黄永胜，作了“关于加强战备，防止敌人突然袭击的紧急指示”，下令全军进入战备状态。18日，黄永胜以林副主席“第一号令”正式下达了林彪的紧急指示。命令称:林副主席指示，近两天来，美苏等有许多异常情况，苏联谈判代表团预定明日来京，我们必须百倍警惕，防止苏联搞欺骗，尤其在19日、20日要特别注意。为此，应立即疏散重武器，精干指挥班子也应进入战时指挥位置，同时迅速抓紧布置反坦克兵器的生产。于是，全军紧急疏散。同时，许多大中城市也举行了防空演习和紧急疏散行动。10月中下旬，整个国家都处于临战状态，战备运动进入高潮。全军共疏散94万余人，4100多架飞机、600余艘舰艇和大量坦克、火炮及车辆。

然而，中国领导人担心的战争并没有爆发。10月20日，中苏边界谈判在北京举行，边界紧张局势开始得到缓和。