Тем временем круг лиц, посвященных в планы смещения Н.С. Хрущева, стал расти как на дрожжах. Более того, ряд влиятельных членов ЦК, в частности, первый секретарь МГК Н.Г. Егорычев, первый секретарь ЦК КПУ П.Е. Шелест и председатель Президиума Верховного Совета РСФСР Н.Г. Игнатов стали выступать в роли настоящих курьеров, которые, без устали объезжая города и веси страны, зондировали умонастроения местной партийной номенклатуры относительно возможного смещения Н.С. Хрущева. Особенно усердствовал в этом отношении Н.Г. Игнатов, который патологически возненавидел Н.С. Хрущева за крах своей политической карьеры в 1960―1961 гг.
По свидетельствам ряда мемуаристов (С. Хрущев) и историков (Р. Медведев, Ю. Аксютин, А. Пыжиков), которые еще нуждаются в серьезной проверке, именно от охранника Н.Г. Игнатова полковника В.И. Галюкова сыну Н.С. Хрущева стало известно о заговоре против своего отца, которому он сообщил об этом в сентябре 1964 г. Сам Н.С. Хрущев не очень поверил этой информации, но на всякий случай попросил сына свести В.И. Галюкова с А.И. Микояном и запротоколировать их беседу. Эта беседа состоялась в самом начале октября 1964 г., и протокол записи этой беседы до сих пор хранится в архиве так называемой «секретной папки Политбюро». Однако из текста протокола не вполне ясно, какую роль в этих событиях играли ключевые фигуры этого «заговора» и насколько В.И. Галюков верно интерпретировал свои беседы с Н.Г. Игнатьевым.
В конце сентября 1964 г., за несколько дней до отъезда Н.С. Хрущева на отдых в Крым, в Кремле состоялось расширенное заседание Президиума ЦК и Совета Министров СССР с участием всех первых секретарей республиканских, краевых и областных партийных комитетов, руководителей региональных исполкомов и совнархозов и руководства Академии наук СССР. В центре внимания участников заседания был доклад первого заместителя председателя Госплана СССР А. А. Горегляда «О перспективном плане развития народного хозяйства СССР на 1966―1970 гг.». Н.С. Хрущев, выступавший в прениях по этому докладу, впервые после смерти И.В. Сталина повторил основные положения знаменитого доклада Г.М. Маленкова о необходимости ускоренного развития производства средств потребления и скорейшего и, главное, существенного повышения благосостояния советских граждан. Однако это хрущевское «прозрение» уже не спасло его. 30 сентября 1964 г. Н.С. Хрущев, оставив на «хозяйстве» Н.В. Подгорного, уехал в очередной отпуск, и «заговор» против него вступил в завершающую фазу.
12 октября 1964 г. под председательством Л.И. Брежнева собрался Президиум ЦК, на котором было решено обсудить ряд вопросов нового пятилетнего плана с участием Н.С. Хрущева и отозвать с мест его последнюю записку «О руководстве сельским хозяйством в связи с переходом на путь интенсификации», которая в середине июля 1964 г. была разослана во все регионы страны.
После окончания этого заседания Л.И. Брежнев (или М.А. Суслов) позвонил Н.С. Хрущеву в Пицунду, куда он перебрался из-за плохой погоды в Крыму, и настойчиво попросил его прервать свой отпуск и срочно вернуться в Москву для обсуждения неотложных вопросов по сельскому хозяйству. Н.С. Хрущев первоначально отказался от этого приглашения, но затем, посовещавшись с отдыхавшим вместе с ним А.И. Микояном, заказал свой самолет и утром вылетел в Москву.
В современной литературе (С. Хрущев, Р. Медведев) существует известная версия, что якобы первоначально Н.С. Хрущев собирался вылететь из Пицунды в Киев, где, опираясь на поддержку лично преданного ему командующего Киевским военным округом генерала армии П.К. Кошевого, должен был возглавить борьбу против «заговорщиков» внутри ЦК, но затем под давлением А.И. Микояна он отказался от этой затеи и вылетел в Москву. Эта ходячая байка легко опровергается тем обстоятельством, что вскоре после свержения Н.С. Хрущева в январе 1965 г. Петр Кириллович Кошевой пошел на повышение и был назначен главкомом самой престижной в Вооруженных силах СССР Группы советских войск в Германии (ГСВГ), а в апреле 1968 г. был удостоен маршальского звания.
Когда днем 13 октября самолет с премьером на борту приземлился во Внуково, то вопреки сложившемуся протоколу, у трапа самолета Н.С. Хрущева и А.И. Микояна встречали только председатель КГБ СССР В.Е. Семичастный и секретарь Президиума Верховного Совета СССР М.П. Георгадзе. С аэродрома все проследовали в Кремль, где уже началось заседание Президиума ЦК, которое продолжалось до вечера 14 октября, т.е. времени созыва Пленума ЦК, члены которого накануне прибыли в Москву.