肯尼迪当然不会被赫鲁晓夫的承诺所迷惑。他命令美国有关部门进一步增加U—2飞机对古巴的空中侦察。1962年9月5日、17日、26日和29日以及10月5日和7日，U—2飞机在古巴上空进行了罕有的连续侦察飞行。10月14日，一架美国U—2飞机在对古巴西部圣克里斯托尔进行飞行侦察时，拍下了苏联在那里建立中程导弹基地及中程导弹的清晰照片。美国国家安全事务助理乔治·邦迪在得知这一情报后，于10月16日向肯尼迪作了汇报。
得此消息，肯尼迪当即暴跳如雷。苏联在古巴部署进攻性导弹，是对美国的战略挑衅，如果任其部署而不作反应，不但有损他在政府中的威信，削弱他在国会的信誉，激起美国公众对他的不信任感，而且还将削弱美国的全球战略地位与国家安全，使美国遭遇苏联中程导弹的直接威胁。于是，他指示乔治·邦迪召集国家安全委员会会议，商讨对策。
