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:
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.