З'їзд відбувся 14—25 лютого 1956 року в Москві.
Було присутньо 1349 делегатів з вирішальним голосом і 81 делегата з дорадчим голосом, що представляли 6 795 896 членів комуністичної партії Радянського Союзу і 419 609 кандидатів в члени партії.
На з'їзді були присутні делегації комуністичних і робочих партій 55 закордонних країн.
Звітна доповідь Центральної ревізійної комісії КПРС. Доповідач — П. Г. Москатов.
Директиви по 6-ому п'ятирічному плану розвитку народного господарства СРСР на 1956 — 1960 роки. Доповідач М. О. Булганін.
Вибори центральних органів партії. Доповідач — М. С. Хрущов.
Ідеологія
XX з'їзд зазвичай вважається моментом, що поклав кінець сталінській епосі й що зробив обговорення ряду суспільних питань дещо вільнішим; він знаменував ослаблення ідеологічної цензури в літературі і мистецтві і повернення багатьох раніше заборонених імен. Проте, на ділі, критика Сталіна прозвучала лише на закритому засіданні ЦК КПРС, після закінчення З'їзду (див. нижче).
На з'їзді обговорювалися звіти центральних органів партії й основні параметри 6-го п'ятирічного плану.
З'їзд засудив практику відриву «ідеологічної роботи від практики комуністичного будівництва», «ідеологічного догматизму і начитництва».
З'їзд ухвалив рішення про різноманіття форм переходу держав до соціалізму, вказав, що громадянські війни й насильницькі потрясіння не є необхідним етапом шляху до нової суспільної формації. З'їзд відзначив, що «можуть бути створені умови для проведення мирним шляхом корінних політичних і економічних перетворень».
Своєрідною підготовкою до критики Сталіна став виступ на з'їзді А.І. Мікояна, який різко розкритикував сталінський Короткий курс історії ВКП(б), негативно оцінив літературу з історії Жовтневої революції, Громадянської війни та радянської держави.
За свідченням іншого члена сім'ї Мікоянів, — авіаційного конструктора і делегата з'їзду Артема Мікояна, — зал сприйняв виступ промовця негативно.
З'їзд вибрав ЦК КПРС в кількості 133 членів і 122 кандидатів, центральну ревізійну комісію у складі 63 членів.
Головні події, що зробили з'їзд знаменитим, відбулися в останній день роботи, 25 лютого, на закритому вранішньому засіданні.
Тут все було незвичайно — і час проведення (після пленуму ЦК по обранню керівних органів партії, яким звичайно закривалися партійні форуми), і закритий характер засідання (без присутності запрошених на з'їзд представників закордонних комуністичних партій), і порядок ведення (керувала засіданням Президія ЦК КПРС, а не вибрана делегатами робоча президія). Цього дня М. С. Хрущов виступив із закритою доповіддю «О культе личности и его последствиях», яка була присвячена засудженню культу особи Й. В. Сталіна. У ньому була сказана правда про недавнє минуле країни, з перерахуванням численних фактів злочинів другої половини 1930-х — початку 1950-х, провина за які покладалася на Сталіна. У доповіді була також піднята проблема реабілітації партійних і військових діячів, репресованих при Сталіні.
Як згадував один з очевидців доповіді А. Н. Яковлєв, «в залі стояла глибока тиша. Не чутно було ні скрипу крісел, ні кашлю, ні шепоту. Ніхто не дивився один на одного — чи то від несподіванки що трапилася, чи то від сум'яття і страху. Шок був неймовірно глибоким». Після закінчення виступу голова засідання Н. А. Булганін запропонував дебатів стосовно доповіді не відкривати й питань не ставити.
Делегати прийняли дві ухвали — зі схваленням положень доповіді та про його розсилку партійним організаціям без публікації у відкритому друці.
Незабаром ця доповідь була поширена в партосередках всієї країни, причому на ряду підприємств до його обговорення привертали й безпартійних; частим було також обговорення доповіді Хрущова в осередках ВЛКСМ. Таким чином, «закритість» доповіді була умовною, хоча офіційно вона була опублікована тільки в 1989.
Доповідь привернула величезну увагу у всьому світі; з'явилися її переклади різними мовами, зокрема вони розповсюджувалися в некомуністичних кругах.
Подальше майбутнє доповіді
Незабаром з текстом доповіді ознайомили всіх членів партії, а також радянський і комсомольський актив, зачитавши його на закритих партійних зборах.
У скороченому вигляді доповідь розіслали керівникам комуністичних і робочих партій світу.
У Польщі з одного з екземплярів тексту співробітниця ЦК ПОРП передала його копію своєму інтимному другу Віктору Граєвському, який за допомогою ізраїльського посольства переправив копію в руки начальника ізраїльської контррозвідки ШАБАК Амоса Манора, звідки доповідь потрапила на Захід.
Тоді ж був підготовлений «пом'якшений» варіант доповіді. Він був оприлюднений як ухвала Президії ЦК КПРС від 30 червня 1956 року під назвою «Про подолання культу особи і його наслідків», в якій задавалися рамки допустимої критики сталінізму.
У СРСР доповідь вперше була офіційно опублікована в 1989 році.