从1965年春季起，主要是由于美国扩大对北越的轰炸和派遣地面部队直接参战，中国领导人开始对北越与美国和谈持反对立场。4月初， 越南劳动党第一书记黎笋访华，请求中国向北越派遣支援部队，双方签定了一系列涉及中国向越南提供军事和经济援助的协定。5月下旬， 越南军事代表团访问中国，具体讨论军事援助和作战问题。中共中央根据大规模援越工作的需要，组成了中央援越领导小组。从6月起， 中国人民解放军支援部队开始进入北越，参加防空作战和协助修筑军事工程、铁路和提供后勤保障。到1970年7月，中国先后向越南派遣防空、 铁道、工程和后勤保障部队共达32万余人，其中最高年份达17万人。（注：《周恩来军事文选》第4卷，第529页。中国人民解放军军事科学院：《中国人民解放军大事记》，军事科学出版社1983年版，第376页。 据该书记载中国支援部队是从1965年10月开始进入越南的。）
    这一时期中国安全形势恶化还表现在与苏联不断发生边界纠纷。从后来的历史发展看，边界问题实际上已经成为中苏敌对升级的表现形式和双方斗争的手段，特别是成为苏联向中国施加政治和军事压力的特殊手段。从1960年8 月苏联在中国新疆博孜艾格尔山口附近挑起第一次边界事件起，中苏边境地区便无安宁之日了。据中国方面公布的统计数字，从这时起到1964年10月，共发生1000余起边境纠纷。（注：《人民日报》1969年5月25日。）在此期间， 苏联方面不仅在中苏边界制造纠纷，苏联领导人还利用中国与周边国家的领土纠纷、特别是利用中国与印度的边界冲突，攻击中国的对外政策，贬损中国的国际形象。（注：可参阅周淇文：《特殊而复杂的课题--共产国际、苏联和中国共产党关系编年史（1919～1991）》，湖北人民出版社1993年版，第534页。 ）针对苏联领导人的攻击，《人民日报》于1963年3月8日发表题为《评美国共产党声明》的社论，首次公开提出两国间存在的不平等条约，并质问苏联方面现在提出历史遗留下来的不平等条约问题，“是不是要把所有不平等条约问题通通翻出来，进行一次总清算呢？”（注：《评美国共产党声明》，《人民日报》1963年3月8日。）
    1964年2月至8月，中苏两国在北京举行边界谈判，双方未能达成任何协议或谅解。针对苏联方面在谈判中的态度和提出的观点，毛泽东于7月10日会见日本社会党代表佐佐木更三时说， 沙皇俄国靠武力占领了中国大片的领土，“我们还没有跟他们算这笔帐呢”。（注：《毛泽东接见佐佐木更三、黑田寿男等日本社会党中左派人士的谈话》，1964年7月10日，转引自杨奎松：《从珍宝岛事件到缓和中美关系》， 《党史研究资料》1997年第12期，第6页；李丹慧：《1969 年中苏边界冲突：缘起和结果》，《当代中国史研究》1996年第3期，第42页。 ）毛泽东的谈话被公布以后，苏联方面于9 月初指责中国领导人“鼓吹一种带有深远意图的公开的扩张主义计划”。（注：苏联《真理报》1964年9月2日。）可能是为了向国际社会澄清他谈话的本意，毛泽东曾经于9 月10日利用接见法国客人的机会，说明中国无意要求苏联归还那150 万平方公里的土地，他只是说那是不平等条约造成的，是“采取攻势”让苏联人“紧张一下”。（注：《毛泽东接见法国技术展览会负责人及法国大使的谈话》，1964年9月10日。）但是苏联领导人并不肯就此罢手。9月15日，赫鲁晓夫在会见日本议员时声称，谁胆敢破坏“神圣的”苏联边界，谁就会遭到苏联的“坚决反对”。（注：《特殊而复杂的课题--共产国际、苏联与中国共产党关系编年史》，第541页。）
    赫鲁晓夫的讲话和苏联的军事部署引起中国领导人的严重关注。毛泽东在10月7日和9日分别会见朝鲜的崔庸健和阿尔巴尼亚的巴卢库时，均提到要对赫鲁晓夫对中国使用武力有所准备。（注：《1969年中苏边界冲突：缘起和发展》，第45页；《从珍宝岛事件到缓和对美关系》，第7页。）他在考虑部署华北大城市的防御时， 特别指出“不能只注意东边，不注意北边，一切都要准备好”。（注：《周恩来年谱（1949～1976）》中卷，第654页。）1965年5月21日，周恩来在中央军委作战会议上发表讲话，明确提出要准备战争早打、大打，“帝国主义和修正主义联合打，打核战争”，“准备两面打”。（注：周恩来：《我们将赢得进步，赢得和平》，1965年5月21日，《周恩来军事文选》第4卷，第520～525页。）这是迄今为止中国已经公布的最能够直接说明中国曾经有过应付苏联发动战争的准备的文献。
    1964年10月14日赫鲁晓夫突然倒台，中国领导人立即决定利用这一机会，尝试改善中苏关系。（注：余湛：《一次不寻常的使命--忆周总理最后一次访问苏联》，外交部外交史研究室：《新中国外交风云》，世界知识出版社1994年版，第3辑，第19页。）11月， 周恩来率领中国党政代表团访问莫斯科。这次访问显然没有达到改善中苏关系的目的，但中国领导人并没有因此便完全放弃这方面的努力。1965年2月， 毛泽东接见了访问北越途径中国的苏联总理柯西金，周恩来也同柯西金举行了多次会谈，并就改善两国关系提出了6点建议。 （注：《周恩来外交文选》，中央文献出版社1990年版，第445～447页。《周恩来外交活动大事记》，第436页。）根据周恩来当时的判断， 毛泽东接见柯西金“自有积极作用”，会谈即使不能解决目前的分歧，也可以为今后的交往“作一交代”。
    3月1日至5日，苏共中央不顾中共中央的一再反对， 在莫斯科召开了各国共产党和工人党会议，并发表了一项会议公报。3月23 日《人民日报》和《红旗》杂志编辑部联合发表题为《评莫斯科三月会议》的社论，通过谴责苏共中央继续执行赫鲁晓夫的修正主义路线，实际上公开宣布与苏联新领导人决裂。（注：《新华月报》1965年第4期。）
    9月6日印度向巴基斯坦发动军事进攻，印巴在克什米尔地区的局部战争扩大成为两国间的全面冲突。中国政府立即发表声明，强烈谴责印度的军事行动“是赤裸裸的侵略行为”。（注：《中华人民共和国政府声明》，1965年9月7日，《人民日报》1965年9月8日。）与此同时，中国开始在中印边界问题上向印度施加压力。在中国政府发表声明谴责印度侵略巴基斯坦的同一天，中国外交部照会印度驻华大使馆，强烈抗议印度军队越过中国-锡金的边界，并在中印边界的西段侵入中国领土，进行军事挑衅。（注：《人民日报》1965年9月9日。）中国对印巴冲突作出强烈反应同中苏关系的状况有直接的关系。中国在猛烈抨击印度的军事行动是侵略行为时，特别指出不仅美国是印度扩张主义的支持者，而且苏联也在“为印度侵略者撑腰”。（注：《谁在给印度侵略者撑腰》，《人民日报》1965年9月18日。）