Андрианов и командующий Северо-Кавказским военным округом маршал А.И. Еременко, предложили Н.С. Хрущеву свои услуги в разоблачении сталинского культа, направив в его адрес специальные записки по этому вопросу.
Отчетный доклад ЦК, с которым Н.С. Хрущев выступил в первый день работы съезда, содержал три главных новации:
1) впервые на высшем уровне было признано и документально закреплено существование различных путей строительства социализма с учетом национальной специфики и исторического опыта социалистических стран;
2) впервые на официальном уровне был отвергнут тезис о неизбежности войн при империализме и провозглашен курс на мирное сосуществование государств с различным общественным строем;
3) при утверждении основных директив плана шестой пятилетки впервые была поставлена очень амбициозная, но практически невыполнимая тогда задача «догнать и перегнать развитые капиталистические страны по производству основных видов продукции на душу населения».
После выборов нового состава ЦК состоялся организационный Пленум ЦК, на котором были избраны новые руководящие органы.
Состав постоянных членов Президиума ЦК не изменился, и в него вошли Н.С. Хрущев, Н.А. Булганин, В.М. Молотов, К.Е. Ворошилов, А.И. Микоян, Г.М. Маленков, Л.М. Каганович, М.З. Сабуров, М.Г. Первухин, М.А. Суслов и А.И. Кириченко. Кандидатами в члены Президиума ЦК стали министр обороны СССР Г.К. Жуков, секретари ЦК Л.И. Брежнев и Д.Т. Шепилов, первый секретарь ЦК КП Узбекистана Н.А. Мухитдинов, первый секретарь МГК Е.А. Фурцева и председатель Комитета партийного контроля при ЦК Н.
М. Шверник. В состав Секретариата ЦК вошли первый секретарь ЦК Н.С. Хрущев, фактически второй секретарь ЦК М.А. Суслов и шесть отраслевых секретарей ЦК — А.Б. Аристов, Н.И. Беляев, Л.И. Брежнев, П.Н. Поспелов, Д.Т. Шепилов и Е.А. Фурцева.
В историю XX съезд вошел, прежде всего, благодаря секретному докладу «О культе личности и его последствиях», с которым Н.С. Хрущев выступил на последнем, закрытом заседании 25 февраля 1956 г., когда повестка дня была полностью исчерпана и прошли выборы нового состава ЦК.
Большинство авторов (Р. Пихоя, Р. Медведев, А. Вдовин) по традиции утверждают, что этот хрущевский доклад был совершенно неожиданным для большинства делегатов съезда и выслушан ими в полной тишине. Однако это не совсем так, поскольку, по мнению их оппонентов (Ю. Аксютин, А. Пыжиков), о «сталинском культе» в ходе прений по основному докладу говорили многие партийные вожди, в том числе М.А. Суслов, А.И. Микоян, О.В.