先是中国在事前未通知苏联的情况下开始炮击金门的国民党军，引起美国的干预使远东的局势骤然紧张起来，这与当时苏联对西方执行的缓和外交政策完全背道而驰。加之中国此时又故意拖延向苏联提供在台海空战中获得的一枚坠落于浙江沿海地区的在当时非常先进的美制“响尾蛇”空空导弹，这使苏联领导人赫鲁晓夫非常不满，当即决定停止交付按协定本应向中国提供的 Р-12 型中程弹道导弹的资料。在几个月后中国不得不转交这枚已经拆卸研究过多次的“响尾蛇”导弹时，苏方的技术人员惊讶地发现中国将红外导引头这一导弹的关键性部件已经拆除。在苏联人看来，中国的所作所为已经完全不像是一个自己的盟友了。作为报复，苏联在 1959 年 6 月决定暂停按 1957 年 10 月两国签订的《国防新技术协定》中规定的向中国提供原子弹样品和研制核武器的技术材料，这一件事件反过来又被中国认为是背信弃义而遭到强烈谴责。再往后就是北京未同莫斯科协商而在中印边界单方面采取了军事反击行动，使正在对印度这个世界人口最多的资本主义国家进行拉拢的苏联大为恼火，而赫鲁晓夫在这场中印冲突中保持不偏不倚的中立态度也激怒了毛泽东。在中国领导人眼里，作为盟友的苏联在自己受到别人欺负的时候却袖手旁观，不啻于公开对世界宣告中苏同盟的破裂。这一系列事件导致中苏两党、两国的矛盾日益加深，1960 年 6 月在布加勒斯特召开的罗马尼亚工人党第三次代表大会期间，中苏两党展开了激烈的争吵和辩论。苏共代表团向与会的各国共产党代表团散发了苏共中央致中共中央的公开信，赫鲁晓夫也在向大会的致词中公开指责中共的政策。而中共代表团在会上也与苏共代表团展开了针锋相对的斗争，散发了书面声明并指名道姓地批评苏共和赫鲁晓夫。这一切使赫鲁晓夫恼羞成怒，决定把中苏两党的观点分歧扩大到国家关系的层面上。布加勒斯特会议以后，赫鲁晓夫开始从政治、经济、军事三个方面同时对中方施加压力，特别是在经济技术援助方面对中国采取了严厉的制裁措施，单方面撕毁了各种援助协议并撤走全部在华的派遣专家，最终的结果导致中苏两党公开绝裂，中苏两国之间的所有军事技术合作也随之夭折。
1960 年 6 月 20 日，苏联驻华经济代表处留比莫夫在事先没有打招呼的情况下突然向一机部四局提交了苏联政府通知：“从现在起，凡在 1960 年 4 月经中国国务院批准需要延聘的中国航空工业部门的苏联专家，工作期满必须按期回国，无论口头是否同意过，不得延聘。”并指定在东北、西北地区工作的苏联专家，一律在 6 月 29 日至 7 月 5 日之间离开中国国境。7 月 16 日苏联正式照会中国政府，决定召回在中国工作的全部专家（当时苏联专家共有 1,000 多人，其中在航空工业部门工作的有 143 人，这些苏联专家中除 16 人工作期满，2 人由于特殊原因征得中方同意提前回国外，其余 125 人的聘期还有一年以上）。7 月 25 日，在中方没有答复的情况下又单方面通知我国政府将在 7 月 28 日至 9 月 1 日期间撤回全部专家。截至 8 月 29 日，在航空工业部门工作的苏联专家全部回国，苏联专家的撤走影响到航空工业的 22 个工厂和科研院所的研制生产工作。除撤走专家外，原来按合同规定的苏方应该提供的飞机设计图纸、工艺资料、成品附件以及关键原材料等也全部中断供应，给航空工业系统造成的经济损失高达 5.46 亿元，完全打乱了国内原定的机型仿制计划。随着中苏国关系的急剧恶化，原先计划的米格-21 飞机引进项目也就只能随之泡汤了。苏联老大哥援助的失去，西方国家严密的技术经济封锁，加之当时“大跃进”的浮夸风和三年自然灾害的影响，国内仿制的米格-19、米-4 等机型的质量出现严重的问题无法交付使用，自行设计的东风 107、东风 113 歼击机又因为眼中脱离国内航空技术水平而相继夭折，中国航空工业出现了“仿制无门，后继无机”的局面，陷入难以为计的困境。
然而不久之后，米格-21 飞机的引进又意外地出现了柳暗花明般的转机。1960 年 11 月，世界八十一国的共产党、工人党在莫斯科举行会议，在经过两败俱伤的互相攻击的困扰之后，会上苏共代表团和中共代表团双方都表示希望结束争论，使两党两国关系恢复到 1957 年的水平。鉴于当时共产主义运动的形势和与西方资本主义国家斗争的需要，通过谈判双方达成了一定的谅解和妥协，中共代表团签署了会上通过的《莫斯科声明》和《告世界人民书》，表示继续支持赫鲁晓夫和苏联共产党作为世界共产主义运动和社会主义阵营的领袖地位。会议结束后，刘少奇还应邀以中华人民共和国主席的身份在苏联进行了六天时间的访问，于是中苏关系又出现了短暂的缓和和恢复。在此背景下赫鲁晓夫也投桃报李，苏联对华的军事技术援助有了一定程度的松动。1961 年 2 月，赫鲁晓夫突然致函毛泽东主席，表示苏联愿意向中国转让米格-21 飞机的生产许可权，希望中方派代表团前往莫斯科进行转让谈判。当然苏联此举也不仅仅是出于改善两国关系的目的，另外的深层考虑是希望米格-21 能够帮助中国在对抗美国在亚洲的扩张上起到更大的作用。
