В середине 1950-х годов произошла некоторая либерализация политики страны, была осуществлена реабилитация ряда жертв сталинского «террора» — наступила хрущёвская оттепель.
На XX съезде КПСС в 1956 году первый секретарь ЦК Никита Хрущёв выступил с докладом, в котором были подвергнуты критике культ личности Сталина и сталинские репрессии. Историки неоднозначно оценивают данное событие. С одной стороны, это способствовало очищению государства и общества от идеологии террора. С другой стороны, имелись и негативные последствия: решения XX съезда повлекли за собой раскол в международном коммунистическом движении и, в частности, ухудшение отношений с таким важным партнёром как Китайская Народная Республика.
В 1957 году в стране была проведена крупная экономическая реформа, выразившаяся в смене отраслевого принципа организации управления народным хозяйством на территориально-производственный принцип. Почти все министерства были упразднены; руководство предприятиями и организациями передано совнархозам, образованным в экономических административных районах. Реформа была призвана децентрализовать управление народным хозяйством страны, однако на деле она снизила качество управления советской экономикой, и в итоге в 1965 году, после отставки Хрущёва, было решено вернуться к отраслевому принципу.
Некоторые мероприятия в аграрной сфере были непродуманными. Так, кукурузная кампания не учитывала климатических условий страны, урожаи кукурузы оказались намного ниже ожидаемых.
Быстрый экономический рост позволял направлять всё увеличивающуюся часть национального дохода на социальные нужды, повышение зарплат и пенсий. Так, с 1950 по 1958 годы реальные доходы рабочих и служащих выросли в 1,6 раза, в последующем они также увеличивались. При Хрущёве колхозники получили паспорта, а в 1964 году для колхозников были введены пенсии. Развитие промышленности строительных материалов позволило перевести строительство жилья на индустриальную основу, благодаря чему многократно расширились его масштабы.
Больших успехов достигла космическая программа СССР. В частности, 12 апреля 1961 года лётчик-космонавт СССР Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в мире полёт в космическое пространство.
Во внешней политике СССР был провозглашён курс на мирное сосуществование с капиталистическим миром; началось сближение с Югославией. В то же время в противовес Организации Североатлантического договора (НАТО) под эгидой СССР создана Организация Варшавского договора — военный союз, образованный в соответствии с Договором о дружбе, сотрудничестве и взаимной помощи, который был заключён в Варшаве в 1955 году.

С укреплением у власти Хрущёва «оттепель» стала ассоциироваться с развенчанием культа личности Сталина. Вместе с тем в 1953—1956 годах Сталин ещё продолжал официально почитаться в СССР как великий лидер; в тот период на портретах он часто изображался вдвоём с Лениным. На XX съезде КПСС в 1956 году Хрущёв сделал доклад «О культе личности и его последствиях», в котором были подвергнуты критике культ личности Сталина и сталинские репрессии, а во внешней политике СССР был провозглашён курс на «мирное сосуществование» с капиталистическим миром.
В целом новый курс был поддержан в верхах КПСС и соответствовал интересам номенклатуры, так как ранее даже самым видным партийным деятелям, попавшим в опалу, приходилось бояться за свою жизнь. Многие выжившие политические заключённые в СССР и странах социалистического лагеря были выпущены на свободу и реабилитированы. С 1953 года были образованы комиссии по проверке дел и реабилитации. Было разрешено возвращение на родину большинству народов, депортированных в 1930—1940-е годы.
Было также смягчено трудовое законодательство, в частности, 25 апреля 1956 года Верховный Совет СССР утвердил указ своего президиума, отменяющий судебную ответственность за самовольный уход с предприятий и из учреждений, а также за прогул без уважительной причины и опоздание на работу.
На родину были отправлены десятки тысяч немецких и японских военнопленных. В некоторых странах к власти пришли относительно либеральные руководители, такие как Имре Надь в Венгрии. Была достигнута договорённость о государственном нейтралитете Австрии и выводе из неё всех оккупационных войск.
Вместе с тем, десталинизация чрезвычайно негативно повлияла на отношения с маоистским Китаем. Коммунистическая партия Китая осудила десталинизацию как ревизионизм.
В 1957 году Президиум Верховного Совета СССР запретил присвоение городам и заводам имён партийных деятелей при их жизни.
25 декабря 1958 года были приняты "Основы уголовного права СССР", из Уголовного Кодекса РСФСР и союзных республик изъята "террористическая" 58-я статья.
В ночь с 31 октября на 1 ноября 1961 года тело Сталина было вынесено из Мавзолея и перезахоронено у Кремлевской стены.
При Хрущёве к Сталину относились нейтрально-положительно. Во всех советских изданиях хрущёвской оттепели Сталина называли видным деятелем партии, стойким революционером и крупным теоретиком партии, сплотившим партию в период тяжёлых испытаний. Но в то же время во всех изданиях того времени писали, что Сталин имел свои недостатки и, что в последние годы своей жизни он совершил крупные ошибки и перегибы.

Период оттепели продлился недолго. Уже с подавлением Венгерского восстания 1956 года проявились чёткие границы политики открытости. Партийное руководство было напугано тем, что либерализация режима в Венгрии привела к открытым антикоммунистическим выступлениям и насилию, соответственно, либерализация режима в СССР может привести к тем же последствиям.
19 декабря 1956 года Президиум ЦК КПСС утвердил текст Письма ЦК КПСС «Об усилении политической работы партийных организаций в массах и пресечении вылазок антисоветских, враждебных элементов». В нём говорилось: «Центральный комитет Коммунистической партии Советского Союза считает необходимым обратиться ко всем парторганизациям… для того, чтобы привлечь внимание партии и мобилизовать коммунистов на усиление политической работы в массах, на решительную борьбу по пресечению вылазок антисоветских элементов, которые в последнее время, в связи с некоторым обострением международной обстановки, активизировали свою враждебную деятельность против Коммунистической партии и Советского государства». Далее говорилось об имеющей место за последнее время «активизации деятельности антисоветских и враждебных элементов». Прежде всего, это «контрреволюционный заговор против венгерского народа», задуманный под вывеской «фальшивых лозунгов свободы и демократии» с использованием «недовольства значительной части населения, вызванного тяжёлыми ошибками, допущенными бывшим государственным и партийным руководством Венгрии». Также указывалось: «За последнее время среди отдельных работников литературы и искусства, сползающих с партийных позиций, политически незрелых и настроенных обывательски, появились попытки подвергнуть сомнению правильность линии партии в развитии советской литературы и искусства, отойти от принципов социалистического реализма на позиции безыдейного искусства, выдвигаются требования „освободить“ литературу и искусство от партийного руководства, обеспечить „свободу творчества“, понимаемую в буржуазно-анархистском, индивидуалистическом духе». В письме содержалось указание коммунистам, работающим в органах государственной безопасности, «зорко стоять на страже интересов нашего социалистического государства, быть бдительным к проискам враждебных элементов и, в соответствии с законами Советской власти, своевременно пресекать преступные действия».
Прямым следствием этого письма стало значительное увеличение в 1957 году числа осуждённых за «контрреволюционные преступления» (2948 человек, что в 4 раза больше, чем в 1956 году). Студенты за критические высказывания исключались из институтов.
В период 1953—1964 годов произошли следующие события:

• 1953 год — массовые протестные выступления в ГДР; в 1956 — в Польше.
• 1956 — подавлено просталинское выступление грузинской молодёжи в Тбилиси.
• 1957 — преследование Бориса Пастернака за публикацию романа в Италии.
• 1958 — подавлены массовые волнения в Грозном.
• 1960 — 25 января 1960 года приказом МВД СССР № 020 расформирован ГУЛАГ.
• 1961 — в нарушение действующего законодательства были расстреляны валютчики Рокотов и Файбишенко (Дело Рокотова — Файбишенко — Яковлева).
• 1962 — выступление рабочих в Новочеркасске после первого в послесталинскую эпоху повышения цен подавлено с применением оружия.
• 1964 — арестован Иосиф Бродский. Суд над поэтом стал одним из факторов возникновения правозащитного движения в СССР.