会议决定，2日召开中央书记处扩大会议再行讨论。会后，毛泽东急电召高岗来京，并命令东北边防军做好准备，随时待命出动。
在10月2日下午的会议上，毛泽东认为出兵朝鲜已是万分火急，会议决定由彭德怀挂帅，并决定4日再召开政治局扩大会议进行讨论。毛泽东还要周恩来速派专机去接彭德怀来北京参加会议。时任西北军政委员会主任的彭德怀在接到通知后，还不知道会议的议题，就立即乘机赴京。由于天气恶劣，彭德怀于4日下午4时才赶到中南海，而会议已于3时开始。
中共公开史料还显示，4日下午彭德怀赶到中南海，发现“会议的气氛很不寻常”，分歧意见很大，便没有发言。5日早上，邓小平受毛泽东委托，专程把彭德怀接到中南海去谈话，毛嘱彭统率志愿军，这才有了彭德怀在10月5日会议上赞成出兵、扭转局面的慷慨陈词。
10月8日，毛泽东正式发布了关于组建中国人民志愿军的命令，任命彭德怀为司令员兼政委，率第13兵团及所属四个军和边防炮兵司令部及所属三个炮兵师待命出动，同日，毛泽东发电将这一决定通知了金日成。
但此时，斯大林却在出动空军支援中朝陆军的问题上，始终不肯松口(最终同意苏联空军延后出兵参战)，10月13日下午，毛泽东再次召开中央政治局紧急会议，毛泽东说：虽然苏联空军在战争开始阶段不能进入朝鲜，但斯大林已答应对中国领土实行空中保护，并向中国提供大量军事装备。会议最后决定：即使暂时没有苏联空军的支援，在美军大举北进的情况下，不论有多大困难，也必须立即出兵援朝。
10月19日，志愿军主力部队渡过了鸭绿江，并于10月25日打响了抗美援朝的第一仗。
延伸阅读18万志愿军战士捐躯朝鲜60年前，240万中华优秀儿女，开赴朝鲜战场，支援了朝鲜人民抗击侵略者的正义斗争。中国人民志愿军以183108名战士生命的付出，创造了军事史上以弱胜强的战例。在抗美援朝战争60周年纪念前夕，记者对志愿军烈士人数、安葬地等进行了寻踪。
183108名战士付出生命9月22日上午，记者来到位于北京的中国人民革命军事博物馆“抗美援朝战争馆”。“志愿军烈士墙”的中间花环中标明了志愿军烈士人数：183108。这是目前最新公布的志愿军烈士人数。“志愿军烈士墙”的两旁分别标注了30个省区市牺牲的志愿军人数，其中山西牺牲了5488人。
