1960 年7月，苏联单方面决定撤走全部在华专家，克拉莆琴科也从中央音乐学院回国，中苏关系出现严重裂痕。但 1960年9月，我又被派到苏联留学了，而且一去就是将近两年。
这年上半年，有一天，中央音乐学院的上级领导人、主管宣传文化教育工作的北京市委书记陈克寒来到音乐学院开会。他在讲话中提到我时说：“你刘诗昆这样的专才，还是要让他到苏联留学。”又说：“彭真同志同意了，请示了总理，总理也同意。”---彭真时任中共中央政治局委员、中共北京市委第一书记。这次会议我在场，知道派我去苏联留学这事就算一锤定音了。
之后，九月的一天，我同各种专业的中国留苏学生上千人乘坐一个火车专列，离开北京，驶往莫斯科。叶向真到北京火车站为我送行，我们相约我毕业后就结婚。同我一起前往莫斯科留学的音乐留学生还有：小提琴专业的林耀基和盛中国、钢琴专业的李民铎、竖琴专业的左音、大提琴专业的司徒志文等等。
到苏联后，我的身份既不是普通学生，也不是研究生（因为我大学还没毕业）。莫斯科音乐学院因为我得过大奖，将我定为特别生，住房也优待，一人在学院留学生宿舍内住一间房，房内还有立式钢琴。其他留学生也住在一幢楼里，但好几个人一间房，练钢琴要到别的课室。这次留学仍然是裴因堡教授教我，当时他已年过七旬。
莫斯科音乐学院的中国留学生将近十个，设有一个党支部，我任副书记。在莫斯科期间，和我关系最密切的同学是林耀基，他很有音乐才能，我弹琴常请他给我提意见，他的意见通常都很准确。后来他成为中央音乐学院著名小提琴教授，有几十名在各国际小提琴比赛获奖的中国选手都是他的学生。
我和林耀基、盛中国、李民铎在莫斯科还成立了一个小伙食团，每天轮流买菜做饭，一个人做，四个人吃。盛中国最会做饭，我居第二，做菜嘛，我自己琢磨琢磨就会了。我至今还会做饭，连北京烤鸭都会，就是在那时练会的。
在莫斯科音乐学院的近两年中，我一直同叶向真频繁通信。我的床头小柜上放有一张她身着连衣裙的全身像，这是我在北长街的家里给她照的，她显得漂亮过人，这张照片特别引人注意。叶向真写给我的每封信我都反复阅看，特别愿意边看她的照片边读来信。我更是经常给她写信，一写就是好几页，每封信贴的邮票都精心挑选，和所写的内容或寄出时间相关，全不重样。苏联邮票种类繁多，印制精美，遗憾的是，回国后发现她将我寄给她贴着各种邮票的信封，全都给她集邮的妹妹了。
在莫斯科期间，还有别的女留学生追我，有的到我房间坐到半夜还不走，有的给我打毛裤。但我态度很坚决，把叶向真的相片放在床头，对方只得知难而退了。我在莫斯科还给叶向真买了好多漂亮的衣服。当时国内商品匮乏，我回国后，有一次和叶向真一起去看演出，别人看到她穿着我从苏联带回的衣服，都说元帅的女儿比资产阶级小姐还漂亮。1961 年暑假，我回国度假，带着叶向真去上海，这是她和我父母初次见面，我家人都很喜欢她。
在苏联的近两年中，正逢国内经济和生活最困难的时期，尤其是各类食品严重缺乏，我就从莫斯科不断给我在上海的父母和三个妹妹寄食品，有腊肉、奶粉、鸡蛋粉、白砂糖（主要是方糖块），总共寄了几十次，一定程度缓解了家里人餐食不足的问题。我回国时还给叶帅身边的工作人员带了不少食品和中国出口苏联的中华牌香烟。那时这些工作人员同老百姓一样，食品不足，连烟都没得抽。
1960 年末，范·克莱本返回莫斯科演出，演奏了贝多芬、勃拉姆斯、柴可夫斯基和拉赫玛尼诺夫的钢琴协奏曲，又是盛况空前，场面极其热烈。我听了他的演出，本想去后台看他，遗憾的是想去后台的人太多，谁也不准进去，因此没能同他见面。谁想到，我们再次会面竟是五十多年后了。
我还经常见到钢琴家阿什肯纳齐。他比我大两岁，当时也在莫斯科音乐学院就读。1955 年，他在第五届肖邦钢琴比赛上和傅聪同台竞争，获得了第二名，傅聪仅次于他。1956 年，他获得比利时伊丽莎白皇太后钢琴比赛一等奖。他的女朋友叫托伦，是冰岛留苏钢琴学生，长着一头漂亮的金发，后成为他的夫人，当时也住在莫斯科音乐学院留学生宿舍楼，我住五楼，她在二楼。我常常见到他们俩在楼道里出双入对，我就和他们熟识了。次年他们就移居伦敦，这曾在西方轰动一时。后来，阿什肯纳齐当红于世界乐坛。