最后，周恩来不无用意地指出，由于没有做长时间、大规模战争的准备，现在西方国家非常担心苏联和中国可能参与朝鲜的军事冲突。“应当利用这种恐惧心理采取能证明我们意图的步骤。从这方面讲，中国军队由南方向东北调动，足以使英美政府感到不安”。
在向莫斯科提出援朝问题时，周恩来也询问了朝鲜的意见。9月19日，周恩来召见朝鲜驻华大使李周渊，询问朝鲜政府在仁川登陆以后，下一步对中国政府有什么要求。
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第二天，金日成向苏联大使什特科夫汇报了周恩来谈话的内容，并解释说，中朝之间有过一个约定，即如果敌人在后方登陆，中国人将用自己的军队来帮助朝鲜。外务相朴宪永则明确表示“希望能让中国参与在朝鲜的战争”。因为没有得到莫斯科的指示，什特科夫“对这一问题避而未答”。
此时，毛泽东确有立即出兵援助朝鲜的意图。9月17日中央军委决定立即派遣一个五人先遣小组随驻朝鲜武官柴成文赴朝熟悉情况，勘察地形，做战场准备。路过沈阳时，柴成文将毛泽东的一封信交给高岗，信上说，“看来不出兵是不行了，必须抓紧准备”。
但是，平壤的态度使得中国很难主动地、明确地提出参战的要求。9月21日，朝鲜劳动党政治局召开会议，专门研究是否请中国出兵的问题。会上出现了两种意见。朴宪永、最高人民议会议长金枓奉和内务相朴一禹都认为，“情况危急，靠自身的力量已很难与美军对抗，应当向中国政府提出部队援助的请求”。金日成明确表示反对，他认为，中国参战可能会引起第三次世界大战，况且中国出兵也解决不了问题，应寄希望于重新创建的人民军部队。他还强调，在苏联军事顾问团和武器援助的情况下，请中国人帮助，会使莫斯科产生“侮辱感”，因此，应暂缓向中国政府求援，而是先征求斯大林的意见。
会议没有通过任何决议。金日成完全看斯大林的脸色行事，再次贻误战机，而不到最后关头，即敌军没有突破三八线，斯大林是尽量不让中国参战的。
事情耽搁了几天以后，战场形势急转直下。9月30日，汉城陷落，人民军主力部队北撤退路被切断，失去了联系。金日成担心敌军会越过三八线，而朝鲜已无法组建新的部队进行有效抵抗了。金日成向斯大林致信求援，恳求斯大林给予“直接军事援助”，如果不行，就“请帮助我们在中国和其他人民民主国家建立国际志愿部队”。
10月1日，斯大林致电毛泽东，要求中国军队以志愿军的方式入朝参战，在三八线以北地区组织防御。作为社会主义阵营的盟主，斯大林在选择中国参战时机时，不是从两大阵营的对抗全局出发，而处处顾及苏联在朝鲜的利益、地位和影响，一再错失战机。现在，迫于战场形势的需要，莫斯科终于为中国军队开放了绿灯，但局面对志愿军已经非常不利了。麦克阿瑟甚至放言，中国此时出兵，“对他们来说，那将是一次最大的屠杀”。
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