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:

Мы рассмотрели линии электро- и топливного снабжения, пусковые фермы и все прочие подробности, имевшиеся в руководстве. Полученная оценка давала президенту Кеннеди запас в три дня. Важнейшим на повестке дня был вопрос о том, посылать ли ВВС для уничтожения ракетных баз… Благодаря материалам, доставленным Пеньковским, мы смогли сказать президенту, что "вот что у нас есть, и им потребуется X дней, чтобы приготовиться к стрельбе… Мне не известен ни один случай, когда разведданные оказались бы более своевременными, чем на сей раз.

В тот же самый день, когда ЦРУ приготовило докладную записку о пусковых площадках СС-4 и СС-5, Коллегия разведки США одобрила Специальный национальный разведывательный прогноз (Special National Intelligence Estimate, SNIE) 11-18-62, "Реакция Советов на определенные варианты действий США на Кубе", запрошенный президентом. Назавтра за ним последовал SNIE 11-19-62, "Главные последствия определенных вариантов действий США на Кубе".

Аналитики отмечали, что "блокада в любой форме не окажет на Советский Союз непосредственного давления, которое подтолкнуло бы его к силовому отклику". Скорее можно ожидать разнообразных политических действий, в том числе угрозы возмездия в Берлине. И хотя аналитики отмечали, что возможность советского военного отклика на использование силы США более вероятна, чем если бы Соединенные Штаты прибегли к блокаде, они также приходили к удивительному заключению, что, вероятно, реакция Советов на вторжение и более ограниченное использование силы США против избранных объектов на Кубе будет неодинакова.

Мы полагаем, что вероятность возмездия со стороны Советов посредством военных действий вне пределов Кубы в ответ на быстрое, эффективное вторжение несколько ниже, чем в ответ на более ограниченные формы военных действий против Кубы.

Между прогнозом от 19 октября и объявлением карантина президентом Кеннеди 22 октября сбор разведданных, конечно, продолжался с лихорадочной поспешностью. Полеты U-2 показывали, что в строй сданы еще две пусковые площадки баллистических ракет средней дальности, так что общее число их достигло четырех, и еще две будут боеспособны к концу недели. Снимки показывали также, что в Сан-Хулиане собрано еще как минимум 35 бомбардировщиков Ил-28. Снимки и, вероятно, данные электронной разведки также указывали, что 22 из 24 пусковых площадок СА-2 на Кубе боеспособны. На снимках были видны также бункеры для хранения ядерных боеприпасов, хотя распознать ни одной ядерной боеголовки не удалось.