1958年金门炮战前后，解放军总数减至237万人，达到全国解放后的最低点。不过，国民党军对大陆的侦察袭扰未完全停止，中美大使级会谈在台湾问题上又陷入僵局。因此，毛泽东决定寻机对国民党军采取军事打击，并以靠近大陆的金门岛为目标。当时在面积仅120平方公里的大小金门岛上有驻军8.5万人，占台湾国民党军总数的六分之一左右，是其主要的“反攻基地”。
炮击金门的直接起因，是1958年7月的美、英出兵中东干涉他国内政的事件。毛泽东在中央会议上说：美国在中东烧了一把火，我们也在远东烧一把火，看他怎么办。从这一战略意图出发，炮击金门主要不是一场军事仗，更重要的是一场政治仗、外交仗和宣传仗。炮击的主要目的并不是要占领金门，也不是单纯想消灭多少敌人，主要目的在于牵制美国的军事力量并摸清其对华战略的底盘，惩罚台湾当局并促其和谈。在相当长的时间内，美国和台湾当局对这一战略意图并不清楚，都在猜测。1958年8月23日晚6时30分，中国人民解放军以猛烈炮火轰击大、小金门等岛屿，两小时内向金门密集发射炮弹4.5万枚。金门除防卫部三名副司令当场丧命外，饭后在翠谷户外散步的“国防部长”俞大维也被弹片擦伤。随后，解放军持续进行炮击，并于8月24日出动鱼雷快艇拦击由金门逃向台湾的运输舰，当场击沉1艘，重创1艘，使岛上守军处于被封锁的状态。
战备不足，美军动危险念头
炮轰金门让美国措手不及。由于美国空军的部分力量在1958年7月忙于应付黎巴嫩危机，美国空军无法按照美蒋 “共同防御条约”的约定，在台海地区部署军力。可以说，开战后，帮助蒋介石协防的美军即遭遇战备不足的局面，这让美军动起了用核武器的危险念头。2008年4月30日，美国国家安全档案馆公布了12份冷战期间的文件，其中文件《美国空军在1958年台海危机中的行动》，详细描述了美军当时的困窘局面：1958年9月上旬和中旬，美军大量飞机、人员和供给涌入太平洋地区的基地，场面一片混乱。美军在台海地区最先遇到的大麻烦就是通讯问题，因为严重依赖台湾糟糕的通讯网络，美军不能指望在语言、安全和可靠性上得到满意的解决方案，仅“电报交换机的缺乏就使得作战指挥无法进行”。于是，从8月25日至10月25日，美军着手将台湾地区的通讯线路从25条扩充到200条，总算可以满足需要了。
美空军遇到的另一麻烦，是金门等外岛的后勤补给。截止到8月底，一些非常关键的军用物资库存不足，其中包括部分常规弹药。金门被炮击后的两周内，美国空军第5军(驻日本横田)空投了1100吨物资，空军第13军(驻关岛)则承担了包括“响尾蛇”导弹在内的大批紧缺物资的运输。当时战场上的美国军官认为，他们在这场常规战争中熬不过3天。
艾森豪威尔最终否决使用核武器
在1958年台海危机中，美军当时的参谋长联席会议主席内森·特温宁上将力主对大陆使用核武器，扮演了鹰派的角色。特温宁是第一位来自空军的美国参联会主席，他在担任第20航空队指挥官时，曾反对在战争中使用核武器。后来，他改变了对核武器的看法，开始认为核武器可用来彻底解除敌人的武装，而不是摧毁敌人。在20世纪50年代，与特温宁有相同看法的美军官员人数很多，这与核技术的快速发展及其在美军战略中的地位密切相关。1953年4月，美军在一份文件中提出，世界正在进入核时代，核能将迅速加快军事战略和战术的变化……许多将领认为核武器不过是提高了铁弹(常规炸弹)的威力，为了完成许多战术目的就要使用核武器。1954-1956年，热核武器技术的进步使战术飞机也能携带高当量核武器，战术与战略核武器的原有差别正快速消失。
8月中旬，美军战略空军指挥部命令关岛的5架B-47轰炸机处于警戒状态，为前往厦门附近执行核攻击做准备。战略空军指挥部通知下属机构，一旦冲突升级，5架轰炸机将使用1万吨到1.5万吨TNT炸药威力的战术原子弹(当量与广岛原子弹相近)，对厦门的机场进行空袭。但8月23日金门炮战发生后，美国高层却没有按照空军预想的对大陆进行核打击。解密文件显示，时任美国海军作战部部长的阿里·伯克上将对此早有预感。他对空军的菲尔特将军说：“参谋长联席会议坚持在大陆的敌对行动一开始就使用核武器，但总统可能不会同意。”阿里·伯克是从政治角度分析的——自1958年 3月31日起，苏联宣布单方面停止任何类型的核武器的试验，为取得外交上的主动权，美国必须在台海地区限制核武器的使用。
8月25日，艾森豪威尔总统在白宫与高级幕僚们开会，他决定“不在台海地区使用核武器，并用常规武装力量援助台湾”。4天后，他派空军混合打击力量支援远东，并再次告诉参谋长联席会议：“即使金门被轰得底朝天，我们也不要急于使用核武器!”
赫鲁晓夫的警告起了作用
艾森豪威尔对其决策是这么解释的，“核武器有固有的缺点”，虽然能杀伤对手，但其辐射尘也可能伤及台湾民众。从冷战时期的国际形势分析，艾森豪威尔这一决策的深层原因，可能是考虑到苏联核力量的威慑。
1958年中苏关系“蜜月期”虽临近结束，但双方分歧尚未公开。1958年7月31日，距炮击金门发动不到一个月，苏联领导人赫鲁晓夫访问北京，这次访问让外界认为，“解放军后来炮轰金门得到了苏联的支持”。其实，毛泽东根本未向赫鲁晓夫透露炮击金门的行动，这让赫鲁晓夫极度不满。炮战发动后，毛发现处于美国的核威胁下，转而去寻求赫鲁晓夫的支援。赫鲁晓夫虽不满毛的耍弄，但还是顾全大局，仗义相助。
金门炮战发生后的9月7日，赫鲁晓夫致函艾森豪威尔，就台湾海峡的紧张局势向美发出警告：“美国在核垄断早已被打破的情况下，仍企图用核武器威胁其他国家，这是完全没有希望的事。”因此，艾森豪威尔如果想用核武器袭击厦门，就不得不考虑当时仍和中国处在同一阵营的苏联的态度。
同时，毛泽东从中美之间、美蒋之间、国共之间的复杂关系考虑，认为夺取金门在军事上已不需要费很大力气，但是若不能同时解决台湾问题，日后开展对台工作会更困难。如果国民党当局失去金门、马祖这两个在大陆沿海最后的象征性据点，美国制造“两个中国”或“台独”将更方便。随后中方在10月宣布暂缓收复金门、马祖，危机宣告终结。