同年10月，共产国际派正在莫斯科的陈云和滕代远率代表团专程赴新疆接应。在离开莫斯科之前，陈云向季米特洛夫提出需要大批军火的要求，季米特洛夫经苏共中央批准，准备了90辆坦克、90门大炮和其他武器弹药，一并运往中苏边境。12月中旬，当陈云、滕代远率代表团抵达靠近新疆的霍尔果斯时，看到苏联已经准备好大批坦克、大炮等军事物资。但是，由于西安事变的爆发，苏联当局改变原有计划，陈云以及大批军火滞留在中苏边境的苏联一侧。这时，西路军在河西走廊遭到马步芳和马鸿逵的顽强阻击，再加上中央指挥失当，西路军几乎全军覆没。1937年4月，西路军残部1000余人被困在祁连山一带，当时还滞留在中苏边境的陈云受命去号称“新疆东大门”的星星峡接应。为此，盛世才派出专人专车，把陈云、滕代远等人从边境对面接到迪化，并专门设宴招待这些远方的朋友。随后，他根据陈云的建议，派数百名官兵和数十辆军车，载着粮食、军装等大批物资，由迪化出发，前往星星峡寻找弹尽粮绝的西路军残部。当李先念等西路军残余人员被找到时，他们对盛世才伸出救援之手感动得流下眼泪。
1937年5月，西路军残部400余人到达迪化，以督办公署“新兵营”的名义进行训练。这些人由盛世才提供给养，由苏联提供枪支、弹药、坦克、火炮、装甲车等军事装备。两年后，其中30多人被选送苏联，继续学习军事技术。同年10月，毛泽东派周小舟赴新疆与盛世才商谈建立八路军办事处事宜。八路军驻新疆办事处成立后，周小舟、滕代远先后担任办事处主任。
五、盛世才提出加入中共的要求
1937年11月下旬，王明和康生从苏联回国路过新疆，受到前所未有的欢迎。利用这次会面的机会，盛世才向他们提出两个要求：一是请延安派更多的干部到新疆来工作，二是他自己要加入中国共产党。对于第一个要求，王明立即答应；但是对第二个要求，却因为事关重大，王明无权决定。据说，当时王明和康生听了盛世才要加入中国共产党的话以后，非常吃惊。大家觉得：“盛世才如能加入中国共产党，岂不意味着沃野千里、与苏联为邻的新疆，不费一枪一弹便成了共产党的天下？！”（袁南生：《斯大林、毛泽东与蒋介石》下册，湖南人民出版社1999年版，第652页）
据《斯大林、毛泽东与蒋介石》一书分析，盛世才的要求引起了毛泽东的极大兴趣和重视。证据之一是毛泽东把他的弟弟毛泽民等数十名亲信派往新疆，并被盛世才委以重任；证据之二是中共中央政治局同意了盛世才的入党要求。因此，1938年3月任弼时到莫斯科汇报工作路过新疆时，曾经对盛世才说，中共中央政治局同意他入党，但这件事必须先请示斯大林和共产国际。
这时，盛世才与苏联的关系更加密切。1938年初，苏联未经我国中央政府同意，就派一个骑兵团和一个空军支队进驻哈密。为了掩人耳目，该团采用新疆地方军队的番号，对外称归化军骑兵第八团，简称“红八团”。这个团的实际人数有一个旅之多，是一支配备飞机、坦克的机械化部队。它不仅严重地侵犯了我国主权，还扼守着我国大陆通往新疆的咽喉要道。
与此同时，盛世才还先后办了三件大事：一是以新疆各族人民支援抗战的名义，将大批衣物和军火运往延安；二是根据陈云带来的指示，尽快从新兵营中选拔一批优秀人才到新疆航空学校和兽医学校学习专门技术；三是经八路军办事处第二任主任邓发同意，从新兵营调黄火青担任“新疆民众反帝联合会”秘书长兼审判委员会委员长。
六、盛世才秘密加入苏联共产党
为了进一步讨好苏联，盛世才觉得有必要亲自去苏联一趟。于是在1938年8、9月间，盛世才携全家以妻子“看病”为名秘密前往莫斯科。
对于盛世才访问苏联，国民政府并不知道。曾经长期在中国工作过的苏联外交官A.M.列多夫斯基根据俄罗斯联邦总统档案馆档案和相关资料，对这次会谈作了介绍。列多夫斯基说：斯大林、莫洛托夫和伏罗希洛夫在克里姆林宫接见了盛世才。当他回答了斯大林提出的一系列问题（其中包括新疆的托派、军队、资源和民族问题等等）之后，还向对方提出了加入苏联共产党的要求。下面是有关这方面的档案资料：
会谈记录中指出，他（盛世才）对自己要求入党的愿望作出的解释是，他了解马恩列斯的学说之后，知道这是惟一必须信奉的学说，况且他根据经验确信，世界上惟一的社会主义国家的政府不是在口头上而是在实践中援助较弱小的和被压迫的民族，所以他要求入党的愿望增强了。现在他得到了这样幸运的机会，亲自同世界无产阶级的领袖斯大林同志交谈，因此决定利用这个机会来表达自己的要求。如果斯大林同志认为可以接受他入党，那他是很幸运的。
斯大林同志回答说，如果督办非常坚持这个要求，那他不反对，但是伏罗希洛夫同志说，这会损害督办的工作，因为蒋介石和杨大使（中国驻苏大使）知道后都会很不满的。
督办回答说，这需要保守秘密，无论蒋还是杨都不知道此事。（[俄]A.M.列多夫斯基：《斯大林与中国》，新华出版社2001年版，第223页）
上世纪50年代，已经到了台湾的盛世才也谈到当时的情况。他在自己的回忆录中写道：
我对斯大林说：“我是马列主义的忠实信徒。一九三七年，我通过陈绍禹、康生和邓发，申请加入中国共产党，中国共产党政治局的毛泽东、朱德、周恩来、陈绍禹、康生、邓发、陈云和任弼时等人对此一致同意了，但又说要与第三国际商量之后再作最后决定。”最后我说：“我希望能迅速受到党的考验和教育。所以，我也很渴望知道你们（引者按：指斯大林等人）关于我加入中国共产党的决定。”斯大林立刻明确地回答说：“你现在就可以入党。你回新疆之前，我会再次和你谈这个问题。”（转引自李嘉谷：《新疆军阀盛世才秘密加入苏联共产党》，《百年潮》2000年第8期）
接下来盛世才继续写道：“当我们正准备返回的时候，一位党的官员带着斯大林的指示来旅馆拜访我。根据这个指示，这位格鲁吉亚独裁者（引者按：指斯大林）个人的意见是给予我特殊的照顾，立即吸收我加入苏联共产党。换句话说，即使我是中国人，也可以做俄国共产党员！这位特使又要我签署了服从莫斯科政治局的宣誓书，而在这之后我将被‘批准’加入中国共产党。我犹疑不定的心情安静下来之后就表示了同意。以后不久，第二位官员给我带来了党证，号码是1859118和一本党章。”（同上）
随后，盛世才还与苏联签订了不平等的《新苏租借条约》（亦称《锡矿协定》）。条约签订后，苏联在新疆获得了驻兵、采矿、征用土地、出入境运输、利用一切自然资源、装设电话和无线电台等特权。为此，美国历史学家艾伦·惠廷认为：这个“协定给予莫斯科在新疆享有非常广泛的特权，以致使新疆成为一个既不受乌鲁木齐控制也不受中央政府控制的国中之国”。（《斯大林、毛泽东与蒋介石》下册，第657页）
盛世才与苏联反目以后，曾经向蒋介石描述了这个条约的签订过程。他说：“一九四一年十一月间，苏联派员秘密到新疆来，给我一个绝对秘密文件，系租借新疆锡矿条约，内容非常荒谬与不合理，完全带有侵略性质。彼时职要求修改内容，以及缩短租借年限，苏方来员答复谓：你一个字都不能修改，你系联共党员，应该服从党的命令，更应该为苏联的利益作斗争。”（同上，第657～658页）
此外，在1941年1月，盛世才再次向苏联提出成立新疆苏维埃共和国并加盟苏联的要求，但斯大林基于其战略利益的考虑，还是没有答应。
七、毛泽民执掌新疆财政大权
如前所述，抗日战争爆发前后，一大批中共领导人来到新疆工作，或者是经过新疆前往苏联“看病”，毛泽东的大弟弟毛泽民就是其中一个。
1938年2月，毛泽民偕第二任妻子钱希均（第一任妻子系小脚妇女王淑兰）赴苏联“看病”，从延安路过迪化。盛世才要求他留在新疆，他经过中共中央批准，化名周彬留了下来。盛世才任命他为省财政厅副厅长，代行厅长职务。
同年4月，毛泽民写信向中共中央汇报新疆的财政情况和改革新疆财政的设想之后，又提出两个要求：一是请党中央派一批能理财、懂会计的干部来新疆工作，二是希望把陕甘边区政府制定的关于财经方面的法令、文件寄过来，以备参考。为此，毛泽东在批示中说：“请陈云同志替他办，财政事情第一要紧，不但那里好，将来也大有助于我们。”（《新民主主义时期中国共产党在新疆斗争纪事》，解放军出版社1985年版，第17页）随后，中共中央从延安抗日军政大学和陕北公学选派一批党员干部，乘汽车来到迪化，其中有毛泽民的第三任妻子朱旦华。
