对于周恩来的请求，赫鲁晓夫毫无思想准备。“我们肯定这是一笔相当昂贵的人情。我们从地图上可以看出，要架很多桥，凿很多洞——这一切都是要花很多钱的。”中方提出的问题，无疑使赫鲁晓夫感到为难，因为“拒绝朋友这个不愉快的任务落到了我的身上”。赫鲁晓夫告诉周恩来：“非常遗憾，周同志，我们实在不能承建你们国内的那一段铁路。我们自己的经济问题太多了，实在承担不起这个任务。”
这件事虽然就此作罢，但是，赫鲁晓夫明显地感觉到，“我们拒绝中国的要求这一决定，就像在双方关系的天平上又加上了一块石头，使天平进一步朝着不利于友好的一侧倾斜。”他承认，“金钱不应该妨碍友谊——但友谊是一回事，职责又是一回事。只要每个政府的首要职责是为自己的人民服务，这种令人扫兴的事情在一个国家同另一个国家的关系中就常常是不可避免的。”但是，这件事在中苏关系上投下了一层阴影。后来，赫鲁晓夫坦率地说，“这件事加剧了苏中两国之间正在形成的紧张关系”。①
10月12日，中苏签订了关于修建兰州经乌鲁木齐至阿拉木图铁路的协定。该协定规定，这条铁路在中国境内由中国政府负责修建，在苏联境内由苏联政府负责修建。对于中国修建这条铁路，苏联政府将给予全面的技术援助。
实际上，中国境内的兰州玉门段铁路已于1953年开始动工。后来由于中苏关系恶化，中方虽然修建了兰州至新疆的铁路，苏联修建了本国境内一段铁路，但直到20世纪80年代，中苏两国的铁路仍未接通。
此外，中苏双方在10月12日还签订了关于科学技术合作的协定。该协定规定：双方将互相提供技术资料，交换有关情报，并派遣专家，以进行技术援助和介绍两国在科学技术方面的成就。双方提供技术资料，不需支付经费，仅支付用于复制各项资料的副本所需的实际费用。为保证协定的实施，还成立了中苏委员会，中苏双方各派7名委员组成。委员会每年至少召开两次会议，在北京和莫斯科轮流举行。协定的有效期为五年。
从协定内容来看，中苏双方基本上是对等的，即都负有向对方提供资料的义务和责任。但是，因中国科学技术相对落后，除一些传统的技术外，能提供给苏联的科技资料并不多。相反，苏联却向中国提供了在当时还是相对先进的科技资料、科技情报，而且，所提供的技术资料又都是无偿的，所以，中国从该项合作中得到了较多的好处。
