Основу отчёта Хрущёва составляют материалы, подготовленные "комиссией Поспелова", сформированной 31 декабря 1955 года Президиумом ЦК КПСС для "разбора ситуации, которая привела к массовым репрессиям против большинства членов и кандидатов ЦК ВКП(б), избранных на XVII съезде партии". В состав комиссии входили Поспелов, Комаров, Аристов, Шверник; также к работе привлекались сотрудники КГБ и Прокуратуры СССР (включая председателя КГБ генерала И. А. Серова).
Выводы комиссии были представлены 9 февраля 1956 года на заседании Президиума ЦК. В докладе содержались лишь сведения о репрессиях в отношении партийного и советского руководства, не затрагивая коллективизацию, "раскулачивание", проблему советских военнопленных, на которых были совершены репрессии после возвращения из немецкого плена. Тем не менее, доклад четко демонстрировал картину массовых репрессий. Названия некоторых разделов доклада говорили сами за себя: "Приказы НКВД СССР о проведении массовых репрессий", "Искусственное формирование антисоветских организаций, блоков и различных центров", "О грубых нарушениях законности в ходе расследования", "О 'заговорах' в органах НКВД", "Нарушения законности прокуратурой при контроле за расследованием в НКВД", "Произвол судебной коллегии Военного Суда СССР", "О внесудебном рассмотрении дел".
Подготовкой к критике Сталина стала речь на съезде A. И. Микояна, где он остро раскритиковал сталинский Краткий курс истории ВКП(б), отрицательно оценил литературу по истории Октябрьской революции, Гражданской войны и советского государства. Однако сам Сталин в этом выступлении не упоминался.
Н. С. Хрущёв выступил с закрытым докладом в последний день работы, 25 февраля, на закрытом утреннем заседании. Необычным было выбранное время проведения - после пленума ЦК по избранию руководящих органов партии, которым обычно заканчивались партийные съезды, а также закрытый характер заседания - без участия приглашенных представителей зарубежных коммунистических партий, и порядок ведения - заседанием руководил Президиум ЦК КПСС, а не избранный делегатами рабочий президиум.
Один из свидетелей доклада, А. Н. Яковлев, вспоминал: "В зале царила глубокая тишина. Не слышно было ни скрипа кресел, ни кашля, ни шепота. Никто не смотрел в сторону других - возможно, от неожиданности происходящего, возможно, от смятения и страха. Шок был непреодолимо глубоким".
Секретность выступления была поддержана, однако некоторые фрагменты стали распространяться по всему миру, а руководство коммунистических партий социалистических стран получило копии речей (главным образом в сокращенном виде). 5 июня 1956 года отчет впервые был опубликован в США (одновременно в газетах New York Times и Washington Post) и позднее был распространен в Мюнхене на русском языке.
После съезда отчет был полностью распространен по партийным ячейкам по всей стране, причем даже непартийные члены включались в его обсуждение; обсуждение отчета Хрущева в ячейках ВЛКСМ также было распространено. "Смягченная" версия отчета была обнародована как постановление Президиума ЦК КПСС 30 июня 1956 года под названием "Об Избавлении от Культа Личности и Его Последствий", в котором были установлены границы приемлемой критики сталинизма. В данном постановлении говорилось, что несмотря на свои недостатки, Сталин был верным последователем Ленина и выдающимся марксистом-ленинцем. Также отмечалось, что культ личности не отклонил советское общество от строительства коммунизма.
Отчет привлек значительное внимание во всем мире; появились его переводы на различные языки, включая те, что распространялись в некоммунистических кругах. В СССР отчет впервые был официально опубликован в 1989 году в журнале "Известия ЦК КПСС", с широким распространением в приложении "Неделя" к газете "Известия" (1989, № 16).