Những tưởng cuộc khủng hoảng đã đi vào bế tắc nhưng tình thế đã đảo ngược một cách ngoạn mục. Tối ngày 26/10, Khrushchev đã gửi cho Kennedy một tin nhắn, một thông điệp dài đầy cảm xúc về bóng ma thảm sát hạt nhân và đưa ra một giải pháp gợi ý Liên Xô sẽ loại bỏ tên lửa của họ khỏi Cuba nếu Hoa Kỳ hứa không xâm lược hòn đảo nào. Ngày hôm sau, 27/10 Khrushchev gửi một thông điệp khác cho Kennedy nhấn mạnh rằng bất kỳ thỏa thuận nào ở Cuba được đề xuất với Liên Xô đều phải bao gồm việc loại bỏ tên lửa Jupiter của Mỹ khỏi Thổ Nhĩ Kỳ. Dù ngày hôm đó một máy bay phản lực trinh sát U-2 của Mỹ đã bị bắn rơi trên bầu trời Cuba nhưng Kennedy đã nhượng bộ Khrushchev khi đêm đó đã hồi đáp thông điệp rằng Hoa Kỳ đảm bảo sẽ không tấn công Cuba nếu Liên Xô loại bỏ hệ thống tên lửa khỏi Cuba dưới sự giám sát của Liên hợp quốc.
Cuộc khủng hoảng đi đến hồi kết một cách êm đẹp. Sáng ngày 28/10, Khrushchev tuyên bố công khai rằng các tên lửa của Liên Xô sẽ được tháo dỡ và đưa ra khỏi Cuba. Hai bên đều giữ lời hứa của mình. Liên Xô loại bỏ máy bay ném bom IL-28 của họ khỏi Cuba vào ngày 20/11/1962, trong khi đó tên lửa Jupiter của Hoa Kỳ được đưa ra khỏi Thổ Nhĩ Kỳ vào tháng 4/1963.
Khủng hoảng tên lửa Cuba đóng vai trò quan trọng trong việc tác động đến diễn biến của cuộc Chiến tranh lạnh. Căng thẳng leo thang giữa Mỹ và Liên Xô trong cuộc khủng hoảng đã khiến thế giới và hai siêu cường lo sợ về một cuộc chiến tranh hạt nhân thật sự sẽ xảy ra. Chính điều này đã thúc đẩy hai bên bước vào giai đoạn hòa hoãn cuối thập niên 1960 và tăng cường tiến hành các cuộc đàm phán giải trừ quân bị.
***
Trên thực tế, ngay sau khi làm chủ được công nghệ phát triển
vũ khí hạt nhân, cả Mỹ và Liên Xô đều nỗ lực tìm cách kiềm chế