Сохранявшиеся ограничения на действия U-2 снижали шансы обнаружения ракет, как только те прибывали к местам назначения. Самолеты должны были летать не ближе 25 миль от кубинского побережья, чтобы оставаться вне пределов досягаемости для ракет СА-2. Полет 17 сентября, осложненный погодными условиями, не дал ни одной пригодной к использованию фотографии. Попытки использования RB-47 и специально модифицированных В-52 оказались безуспешными. И хотя сообщения некоторых источников о появлении межконтинентальных баллистических ракет средней дальности казались более надежными, чем предыдущие, общие показатели агентурной разведки были столь скверными, что этим донесениям не придали значения. Бывший работник ЦРУ Виктор Марчетти замечает, что "когда прочтешь пять тысяч вонючих донесений… трудно особо доверять хотя бы одному из них".

Маккон посредством международных звонков своему заместителю Маршаллу Картеру настаивал на возобновлении полетов U-2. По возвращении в Вашингтон он продолжил свою пропагандистскую кампанию на встрече 3 октября с Раском, Макнамарой, Банди и прочими. Директор ЦРУ указал, что центральные и западные районы Кубы не были охвачены съемками U-2 с 5 сентября. Поэтому невозможно с уверенностью установить, есть ли на Кубе ракеты.

На следующий день на встрече, которую посетили Маккон, Картер и высшие чины из Министерства обороны, Госдепартамента и Объединенного комитета начальников штабов (JCS), Национальное разведывательное управление (National Reconnaissance Office, NRO) и Объединенный разведывательный центр JCS (Joint Reconnaissance Center, JRC) получили указание представить к собранию специальной группы (Special Group) 9 октября альтернативные планы осуществления пролетов над Кубой, в том числе с использованием U-2 с целью охвата внутренних участков территории. Рассматривалось и использование дополнительных воздушно-разведывательных систем.

Спешность этих распоряжений была подкреплена возрастающей достоверностью данных агентурной разведки, поступавших в ЦРУ в конце сентября. Особенное значение имели два донесения. Один из источников из Гаваны доносил, что видел ракету длиной приблизительно от 65 до 70 футов. Он быстро выбрал из ряда фотографий советских ракет снимок баллистической ракеты средней дальности СС-4. Второй источник доносил о конвое, двигавшемся в район Сан-Кристобаля 17 сентября.

Во время доклада NRO-JRC[78] 9 октября, состоявшегося через два дня после периферийного полета U-2, открывшего четыре дополнительные пусковые площадки ПВО, последовало одобрение президентом Кеннеди 10 октября пролета U-2 над западной Кубой. Но лишь 14 сентября, когда сложились благоприятные погодные условия, U-2, оборудованный панорамной камерой высокого разрешения, сконструированной с целью получения подробной информации о крайне большом участке территории, смог произвести съемку территории, представляющей интерес.

На следующий день фотоинтерпретаторы из Национального центра фотоинтерпретации (National Photographic Interpretation Center, NPIC) обнаружили военный транспорт и палатки. Они предполагали, что далее увидят приготовления к постройке пусковой площадки СА-2 или крылатых ракет. Но вместо этого фотографии показали шесть покрытых брезентом объектов длиной более 60 футов. Изучение "черных книг" о различных советских ракетных системах привело к выводу, что это ракеты СС-4, длина которых составляет 64 фута. Когда об этом проинформировали главу NPIC Артура Ландала, он сообщил о выводах своих интерпретаторов Клайну и, в ответ на вопросы Клайна, указал, что, судя по всему, к пуску ракеты не готовы.

Приблизительно через три с половиной часа после того, как Банди проинформировал президента об открытии фотоинтерпретаторов, Кеннеди принял участие в первой встрече группы, впоследствии ставшей Исполнительным комитетом Совета национальной безопасности. В числе присутствующих находился и Ландал, на вопрос президента: "Уверены ли вы, что это советские баллистические ракеты средней дальности?" — ответивший, что "уверен настолько, насколько фотоинтерпретатор может быть уверен вообще в чем-нибудь". Кеннеди и его советники столкнулись с необходимостью постановить, как должны реагировать Соединенные Штаты. Ответом, по крайней мере временным, послужило решение президента Кеннеди, вечером 22 октября объявившего общественности, что начинает военно-морской карантин Кубы.

Во время этого кризиса американские разведывательные круги имели три основные задачи: контроль за развитием событий на опознанных пусковых площадках, выявление других существующих площадок и контроль за прочими важными событиями на Кубе: наблюдение за перемещением советских кораблей в открытом море и выявление любых признаков повышенной боевой готовности Советского Союза, которые могут указывать на скорое нападение.

На встрече 16 октября президент распорядился, чтобы частота полетов U-2 была увеличена. На следующий день состоялось шесть полетов U-2. Эти полеты предоставили фотоинтерпретаторам NPIC доказательства того, что Советы строят на Кубе как минимум шесть пусковых площадок БРСД и БРПД СС-5. Полагали, что 82-футовая СС-5 несет 5-мегатонную боеголовку.

В это время NSA и его военизированные подразделения предприняли массированные операции электронной разведки. Самолеты электронной разведки RB-47H, вылетавшие с базы ВВС Макдилл во Флориде, совершали в среднем по три вылета в день, записывая все сигналы кубинских радиолокаторов наблюдения и радиолокаторов пусковых площадок "земля-воздух". Кроме того, прослушиванием были заняты шесть самолетов RC-121, на борту каждого из которых было установлено около полутонны сложной подслушивающей аппаратуры. Кроме патрулирования воздушного пространства близ границ Кубы, NSA также осуществляло наблюдение и подслушивание происходящего на море. Корабль ВМФ США "Оксфорд" вел наблюдение за советскими судами, входившими в порт Гаваны и выходившими из него, и прослушивал советские переговоры.

Чтобы собрать побольше сведений о развитии событий в Советском Союзе, ЦРУ и NRO попытались вывести на орбиту новый космический аппарат "Корона". Спутник был установлен на ракетоноситель на базе ВВС Банденберг уже довольно давно — согласно замыслу, чтобы подобный спутник стоял наготове на случай кризиса. Однако запуск не удался.

Разведывательные данные о Кубе в сочетании со сведениями о советских ракетах, предоставленными Олегом Пеньковским, помогли ЦРУ подготовить 19 октября подробную докладную записку о кубинских пусковых площадках СС-4 и СС-5. В меморандуме приводились сведения о радиусе действия СС-4 (1020 морских миль), точности (эллипс рассеяния 1–1,5 мили), весе (3000 фунтов) и мощности боеголовки (от 25 килотонн до 2 мегатонн). В этом документе также указывалось количество запусков, которое может произвести одна пусковая установка (три), время подготовки к очередному запуску (5 часов) и число ракет на пусковую установку (две). Также указывалось, что две из площадок уже готовы к использованию, а пусковые площадки СС-5 будут готовы к пускам в течение декабря.

Техническое руководство, предоставленное Пеньковским, показывало "отпечаток", то есть схему развертывания СС-4, совпадавшую с обнаруженной на снимках КН-4 площадок СС-4 в Советском Союзе. Данные Пеньковского сыграли даже более важную роль в обеспечении сведений о темпе повторных запусков, а также о способах оценки прогресса в подготовке пусковых площадок.

Сведения о темпе повторных запусков оказались весьма ценными во время дебатов Исполнительного комитета по поводу предложения предпринять удар с воздуха по этим пусковым площадкам. Комитет желал сообщить президенту, сколько времени потребуется для второго запуска ракет, если предлагаемый удар с воздуха не уничтожит пусковые площадки полностью.

Эти и сопутствующие материалы помогли подтолкнуть президента к решению предпринять карантин, воздержавшись от непосредственных боевых действий. Ричард Хелмс, тогдашний заместитель директора по стратегии, вспоминает: