A fegyveres felkelés sikere és gyors terjedése, valamint Gerő és Hegedüs bukása meglepte és először összezavarta a politikai vezetés tagjait. Az egyetlen politikus, aki a közvélemény és a szovjet vezetés szemében is hiteles maradt, Nagy Imre volt. Nagy Imre és támogatóinak csoportja végül hosszas mérlegelés után arra az álláspontra jutottak, hogy nem ellenforradalomról, hanem a szocializmus mellett álló népfelkelésről van szó. Október 27-én délelőtt Nagy Imre új kormányt alakított, amelyben az MDP reformkommunista tagjai mellett helyet kapott a Kisgazdapárt két volt vezetője, Tildy Zoltán és Kovács Béla is. Az új kormány azonnali tűzszünetet és a nép követeléseinek megfelelő gyökeres politikai irányváltást határozott el. Éjszaka Nagy és Kádár a szovjet nagykövetségen hosszan tárgyalt Mikojannal és Szuszlovval arról, hogy a tűzszünet érdekében vonják ki a szovjet harckocsikat a fővárosból. Nagy Imre erőteljes fellépése nyomán végül az MDP politikai bizottságának ülése is jóváhagyta a kormány döntéseit a tűzszünetről, az események forradalomként való értelmezéséről és a felkelők követeléseinek részleges elfogadásáról.

Október 28-án reggel a szovjetek az éjszakai megállapodás ellenére támadást indítottak a Corvin köznél. A Kilián laktanyában lévő Maléter Pál ezredes és katonái, valamint a Kossuth Tüzér Tiszti Iskola odavezényelt százada viszont megtagadták a részvételt a felkelők elleni támadásban. A felkelők sorra semmisítették meg a szovjet harckocsikat. Kemény ellenállásuk miatt végül a felkelők elleni utolsó nagy szovjet támadás is kudarcba fulladt, és a támadók visszavonultak. Délben a kormány kihirdette a tűzszünetet és a felkelés követeléseinek elfogadását. A Parlamentben megalakult és ülést tartott az új kormány. A tűzszünet kihirdetése után a corvinisták fegyverszünetet kötöttek Maléterrel, aki a kormánycsapataival ezután átállt a felkelők oldalára. Nagy Imre este fél hat körül rádióbeszédben jelentette be az új kormány megalakulását, az általános amnesztiát a felkelés résztvevői számára, a szovjet csapatok kivonását Budapestről, az ÁVH feloszlatását, a Kossuth-címer bevezetését és március 15-e nemzeti ünneppé nyilvánítását, valamint hogy az új kormány már nem ellenforradalomként, hanem nemzeti demokratikus mozgalomként értékeli a történteket.[14] Este tízkor a rádióban közleményben szólították fel a fiatalokat az alakuló nemzetőrséghez való csatlakozásra, és felfüggesztették a kijárási tilalmat. Éjjel Gerő, Hegedüs és jó néhány további sztálinista pártvezető családjukkal együtt repülőgépen Moszkvába menekültek. Október 28-án gyakorlatilag győzött a forradalom.

Október 29-én a rendőrség, a katonaság és a felkelők vezetői megtárgyalták a fegyverszünet részleteit. Janza Károly parancsot adott forradalmi katonatanácsok alakítására. A nap során a főváros számos intézményében forradalmi bizottságok alakultak. Tovább folyt a kormány által felállított nemzetőrség szervezése is, amelyet a rendőrség és a hadsereg mellett működő harmadik fegyveres alakulatként képzeltek el a forradalom vívmányainak megvédésére, a közrend biztosítására, illetve a fegyveres felkelők szervezett keretek közé illesztésére. Másnapra a harcok végleg elcsitultak, a szovjet csapatok zöme elhagyta Budapestet és visszavonultak a vidéki laktanyákba.