1950年10月8日上午7時，彭德懷根據毛澤東的命令與中共東北局第一書記、東北軍區司令員兼政治委員高崗，以及彭德懷指揮所的負責人成普，參謀徐畝亢、龔傑，秘書張養吾，翻譯毛岸英一行乘飛機直飛沈陽，這次航行是絕對保密的，連每個人的親屬包括彭德懷的夫人均不知他們將前赴何地。上午10時左右，飛機冒雨安全降落在沈陽機場。東北局派人將彭德懷等接到和平街1號交際處休息。
中共中央根據事先與蘇聯方麵的協商，就在彭德懷、高崗飛往沈陽的同一天，特派周恩來帶翻譯師哲和一名機要員，乘專機前往莫斯科會見蘇聯部長會議主席斯大林，商談購買蘇方武器裝備和蘇聯派出空軍支援中國人民誌願軍入朝作戰問題。
彭德懷飛抵沈陽後，即爭分奪秒地開始了極為緊張的入朝準備。他和高崗首先召見了原東北邊防軍司令員鄧華，副司令員洪學智、韓先楚，參謀長解方，政治部主任杜平等，向他們傳達了中央政治局派兵援朝的決定，並聽取了當前部隊備戰和思想彙報情況。大家看到是彭老總來掛帥，都非常高興，更增強了勝利信心。散會後，原在紅三軍團工作過的十三兵團政治部主任杜平跑到彭德懷住處，高興地向這位闊別了十幾年的老首長說：“彭老總，我們真沒想到你來掛帥。”彭德懷微笑說：“不但你沒想到，連我自己也沒想到。組織誌願軍，中央原來考慮是讓林彪去的，但林彪說他有病，不接受任命，於是中央才臨時決定讓我來的。”
下午，彭德懷和高崗召集了東北局和東北軍區的主要負責人李富春、賀晉年、張秀山等開會，在高崗講話後，彭德懷說：“此次中央政治局會議，高司令也參加了。中央已下了最大決心盡快出兵援朝，要向敵人搶時間，否則後果難以設想。關於後勤供應問題，中央決定東北地區要全力以赴支援誌願軍作戰。希望東北局和軍區的同誌要認真研究部署，各項保障工作務必落到實處，這是保障誌願軍出國作戰的關鍵問題。”會議並商定10月9日召開參戰部隊軍以上幹部開會，研究部隊出國前的日程安排。
8日黃昏，金日成接到毛澤東的電報，立即根據毛澤東的要求於當天派朝鮮民主主義人民共和國內務相樸一禹來到沈陽。樸一禹向彭德懷彙報了當前敵軍進攻情況和朝鮮人民軍現狀，並轉達了金日成首相要求誌願軍迅速出動，首先一部控製鹹興，一部控製新安州。會談後的當晚樸又返回新義州。10月9日上午，彭德懷和高崗在沈陽召集了誌願軍軍以上幹部開會，目的是：“說明目前形勢及中央的意圖，同時了解部隊情況。”彭德懷在會上講話說：“根據朝鮮戰場的形勢和金日成首相的要求，中央已決定出兵援助。這不是我們好戰，完全是美帝國主義逼我們走這條路的。在美軍越過三八線前夕，周總理曾一再對美軍發出警告，倘若越過‘三八線’北犯，中國將出兵援朝，但美國和南朝鮮軍隊打著‘聯合國軍’的旗號，無視我國政府的警告已越過‘三八線’，正向中朝邊境鴨綠江邊進攻。我們的敵人不是‘宋襄公’，他不會愚蠢到等待我們擺好陣勢才來。敵人是機械化部隊，有空軍和海軍的支援，進攻速度很快，我們要和敵人搶時間。中央派我到這裏來，也是三天前才決定的。”“這次出兵援朝，我們要決心打贏，但是也要有不怕打爛的精神準備，萬一美國人打進我國來，那我們就爛了再建。各軍要日夜加緊準備，加強政治思想工作，教育幹部戰士樹立必勝觀念，要堅信在黨中央和毛主席的領導下，一定能夠打敗美帝國主義者。各軍要在10天之內，克服困難，連夜突擊，完成一切出國作戰的準備工作。”但在會議上，各軍幹部也提出了問題，他們最擔心的是在出國作戰時，有無空軍支援。於是當會議還在進行中，彭德懷和高崗又於9日上午11時聯名致電毛澤東稱：
我軍出動作戰時，軍委能派出多少戰鬥機和轟炸機配合？何時能出動並由何人負責指揮？盼速示。
這時，已經越過“三八線”、向朝鮮民主主義人民共和國進犯的敵軍有：美國第八集團軍所屬之第一軍（轄騎一師，步兵第二十四師），第九軍（轄步兵第二師，第二十五師），第十軍（轄陸戰第一師，步兵第七師）和空降兵第一八七團，另有英軍第二十七旅、第二十九旅、加拿大旅、土耳其旅等每旅各約5000餘人參戰。南朝鮮軍隊計有：第一軍團（轄首都師，步兵第三師），第二軍團（轄步兵六、七、八師），第三軍團（轄步兵二、五、九師），此外南朝鮮步兵第一師配屬於美第一軍作戰，第十一師配屬於美第九軍作戰。當時先後進入朝鮮境內作戰的還有美國空軍第五航空隊，擁有各型戰鬥機700餘架，第二十戰略轟炸機航空隊有各型轟炸機300餘架，此外，美軍每個師有偵察機10架支援其地麵部隊作戰。至10月中旬，以美軍為首“聯合國軍”和南朝鮮軍隊總兵力已達40餘萬人，各型飛機1000多架（海軍飛機除外），各型軍艦300多艘。