1961年に米大統領に就任したジョン・F・ケネディはアイゼンハワー時代の平和共存路線を継続し、フルシチョフとの会談も行った。しかし、米によるカストロ政権転覆工作の失敗（ピッグス湾事件）や1961年8月に東ドイツが強行したベルリンの壁構築で米ソ関係は再び悪化し、1962年10月には世界大戦開始の寸前まで進んだキューバ危機が発生した。これはフルシチョフの妥協により回避されたが、米ソ両国は全面核戦争による人類滅亡の恐怖が眼前にあるという認識を共有し、1963年8月にはイギリスも交えた部分的核実験禁止条約の調印にこぎつけた。これは、その時点での核兵器非保有国に対して、超大国である両国の優位性を確保するという性格も帯びていたため、フランスや中国からは反発を受けた。また、偶発的な戦争開始を防止するため、両国の首脳を結ぶホットラインも開設された。1963年11月にケネディが暗殺され、1964年10月にフルシチョフが解任されると、後任のリンドン・ジョンソン米大統領やレオニード・ブレジネフソ連共産党書記長は前任者の平和共存路線を引き継ぎ、1968年7月には核拡散防止条約を締結したが、アメリカは東南アジアの共産化を阻止するため1965年から実施したベトナム戦争への直接介入で苦戦し、ソ連は1968年8月にプラハの春と呼ばれたチェコスロヴァキアの民主化運動をワルシャワ条約機構軍が介入して弾圧した事が、その根拠となった「制限主権論」（ブレジネフ・ドクトリン）とともに強い批判を浴びた。また、この頃からソ連経済の停滞が目に付くようになり、アメリカからの穀物輸入量が増加していった。なお、アメリカは1969年にアポロ11号で人類初の有人月面探査に成功し、宇宙開発での優位を取り返した。