Az október 23-án a Bem téren összegyűlt közel százezres tömeg a magyar–lengyel barátságot éltető beszédeket és a koszorúzást követően sem oszlott szét. A Parlament elé vonult, és Nagy Imrét kívánta hallani. Miközben a tömeg türelmesen várakozott, addig a Magyarországon állomásozó s már riadókészültségben lévő szovjet egységek az 1956 júliusában kidolgozott hadműveleti terv értelmében felkészültek a „rend helyreállítására”. E terv értelmében az 1955 ősze óta Magyarországon állomásozó szovjet különleges hadtest – az 1953. júniusi, berlini beavatkozáshoz hasonlóan – a főváros utcáin tartott páncélos erődemonstrációjával kívánta a lakosságot megfélemlíteni és a rendet helyreállítani. Az első szovjet páncélos egységek már az éjjel órákban elérték Budapestet.
A hibás helyzetértékelés szinte klasszikus példáját nyújtotta Gerő Ernőnek, a Magyar Dolgozók Pártja első emberének este 8 órakor sugárzott beszéde. A tervezettnél rövidebb, a pártzsargonban elmondott szövegben Gerő azt állította, a tömegek jogos követeléseinek teljesítése Rákosi menesztésével az irányítása alatt megkezdődött volna. E politika folytatását, az esetleges hibák kijavítását ígérte, egyúttal sovinisztának, fasisztának, nacionalistának és antiszemitának nevezte a tüntetést. Sokak számára csalódást okozott Nagy Imre késő esti, a Parlament ablakából elmondott beszéde, aki már a kezdést is „elrontotta”, amikor elvtársaknak szólította a tömeget.
Már a délután folyamán kisebb tömeg vette körül a rádió épületét, amely követelései beolvasását szerette volna elérni. A rádió vezetése sem erőszakkal (könnygázzal és vízágyúval), sem trükkökkel (egy néma, semmit sem közvetítő kocsi rendelkezésre bocsátásával) nem volt képes tervük feladására bírni a tüntetőket. A kommunista hatalomnak már a rádió épületénél is tapasztalnia kellett, hogy a rendőrségre éppen úgy nem számíthat, mint a honvédség alakulataira, akik egymás után álltak át a tüntetők oldalára. S amikor rádióban lévő államvédelmisek a tömegbe lőttek) támadásként értékelték, hogy a honvédek a levegőbe lőttek), akkor a tüntetők is elkezdték magukat a budapesti üzemekből felfegyverezni. Másnap hajnalra már megszerveződtek az első fegyveres ellenálló csoportok.
A tény, hogy a felkelők az első napokban nem a valódi hatalmi célokat, a pártközpontot, a Parlamentet, az államvédelem székházát támadták, hanem a szimbolikus épületeket, mint a rádiót, a pártlap szerkesztőségét, vagy ledöntötték a Sztálin szobrot, mutatta a forradalom spontaneitását.
A minisztertanács október 24-i reggeli közleménye „fasiszta, reakciós elemek fegyveres támadásának” nevezte az előző nap történteket, s erre hivatkozva statáriumot hirdetett. Az egyetlen engedményt a sztálinista Hegedűs András leváltása és Nagy Imre miniszterelnöki kinevezése jelentette. Még ezen a napon megérkezett Budapestre a szovjet pártvezetés képviseletében Anasztaz Mikojan és Mihail Szuszlov, akik e napon még megerősítették Gerő Ernőt. Mivel a hatalom úgy vélte, október 25-én, hogy ura a helyzetnek (az időközben a felkelőktől elfoglalt rádió az „ellenforradalmi puccskísérlet felszámolását jelentette), ezért már reggel feloldották a kijárási tilalmat. Nem sokkal 11 óra után a Kossuth téren békésen tüntető tízezres tömegbe lőttek a Földművelésügyi Minisztérium épületében rejtőző államvédelmisek.
A több mint hatvan halottat és sok száz sebesültet követelő lövöldözés egyértelműen a tüntetők oldalára állította az ország lakosságát, és megpecsételte Gerő sorsát is. A vérengzéstől alig néhány száz méterre a pártközpontban tartózkodó szovjet küldöttek „tehetetlensége” miatt javasolták a párt első emberének leváltását, helyére Kádár Jánost téve. Kádár délutáni beszédében már becsületes embereknek nevezte a tüntetőket.
Az október 26-án a hatalom már egyértelműen kicsúszott az események irányítása a folyamatosan ülésező pártvezetés kezéből, hiába hirdet az Elnöki Tanács amnesztiát, a felszólításnak már szinte senki sem tett eleget. Az egész országra kiterjedtek a tüntetések, a harcok. Budapesten a legkeményebb összecsapásokra a Corvin közben került sor, míg Mosonmagyaróvárott a határőrlaktanya előtt tüntetőkbe lőnek. 27-én éjszaka a Politikai Bizottság a szovjet kiküldöttek jelenlétében megtárgyalta és elfogadta Kádár János javaslatát, mely már forradalomként értékelte a történteket, és támogatta a felkelők legfontosabb követeléseit.
A kormányprogram értelmében Király Béla vezetésével megalakult a rendőrségből és a fegyveres felkelőkből a Forradalmi Karhatalmi Bizottság. A szovjet csapatok megkezdték kivonulásukat Budapestről, egyúttal elindult az ÁVH tagjainak lefegyverzése is.
A kormány e napon, október 30-án bejelentette az egypártrendszer megszüntetését és a demokratikus pártok kormányzati részvételét. Ezzel párhuzamosan történt a Köztársaság téri pártszékház ostroma. A felkelők elfogott társaikat kívánták kiszabadítani, valamint az épületben rejtőző ÁVH-sokat lefegyverezni.
Rövid időre úgy tűnt, hogy még Moszkva is kész elfogadni a magyar semlegesség gondolatát, amit a szovjet kormány e napon kiadott nyilatkozata is alátámasztani látszott. Ebben elfogadva a szocialista országok egyenjogúságának elvét kinyilvánította, hajlandó tárgyalni az a hazánkban állomásozó egységek kivonásáról. A nyilatkozat megjelenésekor azonban már megszületett a moszkvai döntés a forradalom leveréséről. A fegyveres megoldás egyik legelszántabb hívének számított Jurij Andropov budapesti szovjet követ. Moszkvát nem érdekelték a Nagy-kormány konszolidációs eredményei, a beavatkozás kérdéséről kizárólag hatalmi szempontok alapján döntött.
Az elnökválasztásra készülő Egyesült Államok a Nyugat részéről gyakorlatilag zöld utat adott a beavatkozásnak, amikor világossá tették propagandájuk ellenére, nem gondolnak a jaltai alku legkisebb változtatására sem. John Foster Dulles külügyminiszter október 27-én a magyarokra és a lengyelekre utalva kijelentette: „E népekre nem tekintünk jövőbeni katonai szövetségesként.”
A kormány is csak rövid ideig bízhatott Moszkva jó szándékában, hiszen a szovjet csapatmozgások egészen más célokra utaltak. Ezért a kabinet november 1-én bejelentette az ország semlegességét és kilépését a Varsói Szerződésből. Egyúttal három tárgyaló delegációt alakítottak, az egyik itthon a szovjet csapatkivonás részleteiről, a másik Varsóban a VSZ felmondásáról, míg a harmadik New Yorkban a november 4-re, a „magyarügyben” összehívott ENSZ-ülésen képviselte volna Magyarországot.
A Magyar Dolgozók Pártja néhány nap alatt szétesett, ezért az elnökség október 31-én kimondta a párt feloszlatását, másnap Kádár János vezetésével létrejött a Magyar Szocialista Munkáspárt. S amikor a késő este a rádióban elhangzott Kádár felvételről sugárzott beszéde – ahol „dicsőséges felkelésként” emlékezett meg a forradalomról –, akkor az MSZMP elnöke már úton volt Moszkvába.
November 3-án délben a Parlamentben megkezdődtek a tárgyalások a szovjet csapatok kivonásáról. E megbeszélések folytatásaként az esti órákban a tököli szovjet parancsnokságra látogatott delegációnak többek között tagja volt Erdei Ferenc miniszterelnök-helyettes, valamint a honvédség legfontosabb vezetői, Maléter Pál védelmi miniszter továbbá a honvéd vezérkar, valamint a hadműveleti csoport főnöke. A magyar tárgyaló delegáció letartóztatása, a katonai vezetés lefejezése – az „akciót” személyesen a KGB nagyhatalmú vezetője, Iván Szerov tábornok vezette – már a másnap hajnalban megkezdődő invázió előkészítését szolgálta.
Lemondta a Zeneakadémia Varnus Xavér koncertjét