获悉解放军进攻一江山岛的消息，蒋介石迅速通过外交途径与美国政府联系，探询美方对此事件的反应。他指出：美国第七舰队原来在大陈周围的海、空区域内巡逻，但自从1月10日共军轰炸大陈以来，第七舰队甚至没有一艘军舰或一架飞机敢于靠近大陈岛，这使人难以理解，所以要尽快弄清美国政府的真实意图，究竟是应该固守还是要放弃这些岛屿。
美国政府基于远东战略的考虑，不愿卷入中国沿海岛屿战争，避免与新中国发生直接的军事冲突。1月19日上午，艾森豪威尔总统召集杜勒斯和参谋长联席会议主席雷德福讨论大陈岛局势，向台湾提出三点建议：①鼓励国民党从大陈岛以及除金门以外的其他沿海岛屿撤退。②美国将提供海、空掩护，以便撤退行动有序进行。③美国将协助国民党防守金门。
得知美国政府要求台湾从大陈撤退，蒋介石愤怒至极又无可奈何，21日他只得下令从大陈撤军。美国政府又作出姿态，表示在必要的时候将动用武装部队，以保卫台湾和澎湖列岛的安全。1月22日下午，杜勒斯国务卿密电美国驻苏大使馆，指示与苏联政府接触，向中国方面转达美国帮助国民党从大陈岛撤退的计划。只要中共克制军事行动，就有可能结束台湾海峡的敌对冲突。另一方面，由新西兰出面，在联合国安理会提议国共双方停火，由联合国斡旋谈判。
在没有得到苏联的通报之前，中共中央认为美国政府的言论是对中国内政的粗暴干涉和战争恐吓。24日晚，毛泽东召集中共中央书记处扩大会议，第二天以周恩来总理的名义发表声明，不接受美国和联合国提出的停火建议，严正指出：“为了保障中国的主权和领土完整，美国的一切武装力量必须从台湾和台湾海峡撤走。”
接到苏联通报后，中共中央掌握了美国的立场。周恩来答复联合国停火建议的电报中，没有关闭与美国对话的大门。他表示：“台湾地区的紧张局势是美国造成的。如果世界各国要和缓这个地区的紧张局势，就应该去劝美国。在这一点上，中国是不拒绝同美国谈判的。”这是中国政府第一次向美国表达和平解决争端的建议。
美国一方面在联合国挥舞橄榄枝，另一方面又对新中国发出战争恐吓。1月29日，美国参众两院通过决议，授权美国总统“在他认为对确保和保护台湾和澎湖列岛不受武装进攻的具体目标是必要的之后，使用美国武装部队”。同时，美国第七舰队的主力也向台湾海峡和浙东海面集结。
在这个严峻时刻，如果任何一方坚决要打，大陈海域都将出现严重局面，但中、美、蒋三方都不约而同地采取了克制的态度。1月21日彭德怀主持临时军委会议，讨论浙东战局，认为下一步可打披山岛，然后攻南麂山岛。浙东前线三军部队乘着攻克一江山岛的高昂士气，积极准备攻打大陈岛。前线将士跃跃欲战，毛泽东却十分冷静。当彭德怀报告攻克一江山岛仅3个小时即结束战斗时，毛泽东说：“这在军事上是个胜利，但从政治上考虑，其影响与后果如何，还要观察。”2月1日，海军司令部向军委请示使用海岸炮兵打击大陈之敌。2日毛泽东批示：“在蒋军撤退时，无论有无美（舰），均不向港口及靠近港口一带射击。即是说，让敌人安全撤走，不要贪这点小便宜。”于是，浙东前指撤销了继续攻击大陈之敌的计划。