Имре Надь в своем выступлении по радио 28 октября назвал события в Венгрии революцией, заявив, что «правительство осуждает взгляды, в соответствии с которыми нынешнее народное движение рассматривается как контрреволюция», объявил о прекращении огня, сдаче оружия полицией, роспуске армии и прекращении деятельности ВПТ, а также о начале переговоров о выводе советских войск.
30 октября Имре Надь объявил о восстановлении многопартийной системы и создании коалиционного правительства, а на следующий день — о выходе из Организации Варшавского договора. В свою очередь Никита Хрущев 31 октября на заседании Президиума ЦК КПСС заявил: «Если мы уйдем из Венгрии, это подбодрит американцев, англичан и французов империалистов. Они поймут [это] как нашу слабость и будут наступать». Решено было провести военную операцию под названием «Вихрь» под руководством министра обороны СССР Георгия Жукова с целью свержения правительства Имре Надя и создания «революционного рабоче-крестьянское правительства» во главе с Яношем Кадаром.
Повторный ввод советских войск в Венгрию начался ранним утром 4 ноября. В центре Будапешта они столкнулись с упорным сопротивлением, пришлось применять огнеметное оружие, зажигательные и дымовые снаряды. Ожесточенные уличные бои в Будапеште продолжались несколько дней. Впрочем, личный состав венгерской армии в основном придерживался нейтралитета, а сопротивление оказывали отряды «Венгерской национальной гвардии». Погибли тысячи повстанцев и сотни советских военнослужащих, многие здания в Будапеште были разрушены. В какой-то момент Имре Надь и члены его правительства покинули здание парламента и укрылись в югославском посольстве. Рабочие советы продолжали свою работу до декабря, временами проводя переговоры с советским командованием, однако в декабре их сопротивление было окончательно сломлено, и остававшиеся на свободе лидеры арестованы.
Имре Надь, укрывавшийся в посольстве Югославии, через какое-то время был переправлен в Румынию, там его арестовали и возвратили в Венгрию. 16 июня 1958 года он был казнен за государственную измену вместе с Палом Малетером и Миклошем Гимешем. Писать прошение о помиловании отказался, заявив, что история и мировое коммунистическое движение рассудят, кто был прав. После падения в Венгрии социалистического режима в июле 1989 года был торжественно перезахоронен и объявлен национальным героем.