На заседании Президиума ЦК Молотов и Маленков неожиданно поставили вопрос о смещении Хрущёва. Оппоненты Хрущёва, враждовавшие друг с другом, на этот раз объединились и тщательно обсудили вопрос об отстранении Хрущёва, соблюдая при этом строгую конспирацию. Список обвинений был велик. В основном Хрущёва обвиняли в экономическом волюнтаризме, в самочинных и необдуманных действиях. Многие из этих обвинений были несомненно справедливы. Но главное обвинение, которое не высказывалось полностью, но которое являлось наиболее важным для противников Хрущёва, состояло в том, что Хрущёв слишком далеко зашёл в разоблачении Сталина, что он подорвал авторитет КПСС в международном коммунистическом движении и авторитет всего коммунистического движения. Речь шла поэтому о пересмотре решений XX съезда КПСС. Противники Хрущёва, рассчитывая на успех, обсудили заранее и судьбу самого Хрущёва. В случае признания им своих ошибок и согласия на отставку предусматривалось понижение его в должности, например до уровня министра сельского хозяйства СССР. В иных случаях не исключалась возможность ареста Хрущёва. Он был ещё очень популярен не только среди населения, чем можно было и пренебречь, но и среди большинства членов ЦК КПСС. Поэтому оставлять его на свободе казалось опасным. На пост Первого секретаря ЦК КПСС предполагалось избрать В. М. Молотова.

Хрущёв, однако, решительно отверг все обвинения, ссылаясь на достигнутые экономические успехи и на существенные достижения во внешней политике. В острых прениях в его поддержку из членов Президиума выступили только Микоян, Суслов и Кириченко. 7 членов Президиума — Молотов, Маленков, Ворошилов,

Каганович, Булганин, Первухин и Сабуров выступили против Хрущёва. Кандидаты в члены Президиума — Брежнев, Жуков, Мухитдинов, Шверник и Фурцева поддержали Хрущёва, но они присутствовали на заседании лишь с правом совещательного голоса. Каганович крайне грубо оборвал на одном из заседаний Брежнева, который, разволновавшись, был близок к обмороку. Мнение и позиция Жукова, однако, были крайне важными, так как он ясно дал понять, что армия поддержит Хрущёва. Д. Т. Шепилов вначале поддерживал Хрущёва, но в ходе длительных дебатов Шепилов неожиданно изменил прежней позиции и присоединился к мнению большинства членов Президиума.

В конечном итоге Президиум Центрального Комитета вынес решение о смещении Хрущёва с поста Первого секретаря ЦК КПСС. Но он, поддержанный своими сторонниками, отказался подчиниться принятому решению. Он заявил, что на пост Первого секретаря ЦК его избрал не Президиум, а Пленум ЦК, и только Пленум может освободить его от этой должности. Он потребовал поэтому созыва Пленума, но Президиум отверг это требование. Группа Молотова — Маленкова, однако, и здесь обнаружила свой догматизм, возложив слишком большие надежды на формальное решение большинства членов Президиума. Хрущёва поддерживала и армия, и КГБ. Он продолжал оставаться главой Секретариата ЦК. Иначе говоря, именно в руках Хрущёва сохранялась в эти решающие дни реальная власть в стране и в партии. Поэтому «операция», которая удалась в начале марта 1953 года, когда небольшая группа лидеров смогла решить у гроба только что умершего Сталина все вопросы по распределению власти, не могла состояться в июне 1957 года.

Пока заседал Президиум, важные события происходили за пределами Кремля. Для наиболее влиятельных членов ЦК не был секретом тот факт, что обсуждается судьба Н. С. Хрущёва. Дали знать в Ленинград Козлову, и тот с группой членов ЦК приехал в Москву. Серов и Жуков сумели быстро обеспечить прибытие в Москву почти всех других членов ЦК, которые стали требовать созыва Пленума. Президиум Центрального Комитета отклонил это требование и даже отказался встретиться с ними. Тогда большая группа членов ЦК направила в Кремль письменное заявление. В нём говорилось:

«В Президиум Центрального Комитета.