6日，周恩來受毛澤東委托，召開了有朱德、陳雲、高崗、彭德懷、林彪、聶榮臻、楊尚昆、羅瑞卿、薄一波、滕代遠以及軍委各總部、各軍兵種領導人參加的軍事會議，周恩來、朱德都在會上作了講話，對誌願軍入朝作戰事宜作了研究和部署。
在中共中央政治局作出出兵決策後，毛澤東也接到了斯大林於莫斯科時間(比北京時間晚5個小時)10月5日發來的電報。斯大林顯然對毛澤東10月2日通過羅申轉給他的電報發生了誤解，認為中國不準備出兵援朝而加以勸說;同時明確表示:如果美國發起大戰，不但中國將被拖入戰爭，而且蘇聯也將被拖入戰爭，這需要害怕嗎?我認為不需要，因為蘇聯同中國簽有互助條約，我們兩國在一起將比美國和英國更有力量。“如果戰爭不可避免，那就讓他現在就打，而不要過幾年以後”。7日，毛澤東複電斯大林，告訴他中共中央已經作出了出兵決策，並且決定第一批出動9個師而不是6個師，還告訴他，立即派周恩來和林彪前去通報中共中央決策情況和與斯大林詳細討論有關問題。
根據中共中央政治局的決策，10月8日，毛澤東以中國人民革命軍事委員會主席的名義簽署了組成中國人民誌願軍的命令。命令全文如下:
彭高賀、鄧洪解b及中國人民誌願軍各級領導同誌們:
(一)為了援助朝鮮人民解放戰爭，反對美帝國主義及其走狗們的進攻，借以保衛朝鮮人民、中國人民及東方各國人民的利益，著將東北邊防軍改為中國人民誌願軍，迅即向朝鮮境內出動，協同朝鮮同誌向侵略者作戰並爭取光榮的勝利。
(二)中國人民誌願軍轄十三兵團及所屬之三十八軍、三十九軍、四十軍、四十二軍，及邊防炮兵司令部與所屬之炮兵一師、二師、八師。上述各部須立即準備完畢，待令出動。
(三)任命彭德懷同誌為中國人民誌願軍司令員兼政治委員。
(四)中國人民誌願軍以東北行政區為總後方基地，所有一切後方工作供應事宜，以及有關援助朝鮮同誌的事務，統由東北軍區司令員兼政治委員高崗同誌調度指揮並負責保證之。
(五)我中國人民誌願軍進入朝鮮境內，必須對朝鮮人民、朝鮮人民軍、朝鮮民主政府、朝鮮勞動黨(即共產黨)、其他民主黨派及朝鮮人民的領袖金日成同誌表示友愛和尊重，嚴格地遵守軍事紀律和政治紀律，這是保證完成軍事任務的一個極重要的政治基礎。
(六)必須深刻地估計到各種可能遇到和必然會遇到的困難情況，並準備用高度的熱情，勇氣，細心和吃苦耐勞的精神去克服這些困難。目前總的國際形勢和國內形勢於我們有利，於侵略者不利，隻要同誌們堅決勇敢，善於團結當地人民，善於和侵略者作戰，最後勝利就是我們的。
中國人民革命軍事委員會主席毛澤東
一九五○年十月八日
同日，毛澤東致電中國駐朝鮮大使倪誌亮轉金日成，告知:
(一)根據目前形勢我們決定派遣誌願軍到朝鮮境內幫助你們反對侵略者;(二)彭德懷同誌為中國人民誌願軍的司令員兼政治委員;(三)中國人民誌願軍的後方勤務工作及其他在滿洲境內有關援助朝鮮的工作，由東北軍區司令員兼政治委員高崗同誌負責;(四)請你即派樸一禹同誌到沈陽與彭德懷高崗二同誌會商與中國人民誌願軍進入朝鮮境內作戰有關的諸項問題。(彭高二同誌本日由北京去沈陽)
同日，斯大林也將中國準備出兵援朝的情況通報了金日成。
金日成獲得中國出兵援助的消息後非常高興，一方麵命令在三八線以北的人民軍部隊堅守陣地，為中國人民誌願軍出動爭取時間;另一方麵希望中國人民誌願軍出動越快越好。
這一天，周恩來離京和林彪秘密訪問蘇聯，向斯大林等蘇聯領導人通報中共中央出兵決策情況。10日和11日，先後抵達莫斯科和克裏米亞斯大林的療養地，與斯大林等蘇聯領導人會談。周恩來是帶著出兵和不出兵兩種意見去的，告訴斯大林，中國出兵援朝需要蘇聯提供空軍掩護。但斯大林對曾作過的許諾，不予兌現，可能是害怕蘇聯與美國在朝鮮正麵衝突，將蘇聯直接牽進戰爭，而不願為中國人民誌願軍作戰提供空中掩護，推說蘇聯空軍沒有準備好，兩個月至兩個半月不能出動掩護誌願軍作戰。兩個半月以後也不準備派空軍到朝鮮境內掩護誌願軍作戰，而隻到鴨綠江以北中國境內駐防。斯大林並與周恩來聯名就此給毛澤東發了一個電報，作了說明。