Отставке предшествовала внутрипартийная борьба. К 1964 году против Хрущёва выступила значительная часть высшего руководства. Партийных руководителей раздражали постоянные реорганизации, ослабление привычной системы управления и стремление первого секретаря принимать решения, не считаясь с мнением коллег.
Недовольство вызывали и экономические проблемы. После ликвидации отраслевых министерств были созданы совнархозы, партийные организации разделены на промышленные и сельскохозяйственные, а сельское хозяйство подверглось многочисленным экспериментам. Сложности с продовольствием, повышение цен на мясо и масло в 1962 году и последовавшие события в Новочеркасске усилили критику руководства.
Не устраивал партийную элиту и внешнеполитический курс Хрущёва. Карибский кризис 1962 года поставил СССР и США на грань ядерной войны, а советско-китайский конфликт всё больше обострялся.
В начале октября Хрущёв находился на отдыхе в Пицунде. 12 октября его вызвали в Москву. На заседаниях Президиума ЦК 13–14 октября руководители партии подвергли его резкой критике. Среди наиболее влиятельных участников кампании против Хрущёва были Леонид Брежнев, Михаил Суслов, Николай Подгорный, Александр Шелепин и Владимир Семичастный.
14 октября вопрос вынесли на Пленум ЦК. Официально отставка оформлялась как просьба самого Хрущёва освободить его от обязанностей «в связи с преклонным возрастом и по состоянию здоровья». Одновременно ему ставили в вину «субъективизм и волюнтаризм», нарушение принципа коллективного руководства и многочисленные политические и хозяйственные просчёты.
В тот же день Хрущёв был освобождён от должности Первого секретаря ЦК КПСС и выведен из состава Президиума ЦК. 15 октября Президиум Верховного Совета СССР освободил его от должности Председателя Совета Министров СССР.
Первым секретарём ЦК КПСС стал Леонид Брежнев, а правительство возглавил Алексей Косыгин. В отличие от Хрущёва, они не сосредоточили партийное и государственное руководство в одних руках.
Отставка Хрущёва стала важнейшим политическим переломом в истории СССР. Начался отказ от многих его административных реформ, усилилась роль партийного аппарата, а период относительной политической и культурной либерализации постепенно пошёл на спад.
При этом называть 14 октября началом «застоя» было бы упрощением: этот термин относится главным образом к более позднему периоду советской истории. События октября 1964 года правильнее рассматривать как начало нового этапа — постепенного формирования системы, связанной с длительным правлением Леонида Брежнева.

Видео: Хрущев уходит в отставку. Universal Newsreel (перевод нейросети). 1964 год.