中国政府今愿以最大之牺牲与诚意，寻求中苏关系根本之解决，扫除今后一切可能之纠纷与不快，藉获两国彻底之合作，以完成孙总理在日与苏联合作之遗志，中国最大之需要为求领土主权行政之完整，与国内真正之统一，于此有三项问题切盼苏联政府予以充分之同情与援助，并给以具体而有决心之答复。
问题如下：
一、东北领土主权及行政之完整……兹为中苏共同利益计，中国准备共同使用旅顺军港，大连辟为自由港，期限均为20年。至旅顺之行政管理权，则应属中国，以期中国在东北之主权行政真正完整。中东及南满两路之干线（合称为中国长春铁路）可与苏联共同经营，利润平均分配。至铁路所有权应属中国，铁路支线及铁路本身以外之事业，均不包括在共同经营范围之内，期限均为20年。
二、……阿尔泰山脉，原属新疆，应仍为新疆之一部。
三、中国共产党有其单独之军事及行政组织，因之，军令政令未能全归统一，深盼苏联只对中央政府予以所有精神上与物质上之援助，苏联政府对中国之一切援助，应以中央政府为限。
四、外蒙问题为中苏两国关系症结之所在，为中苏共同利益与永久和平计，愿于击败日本及上述各项由苏联政府接受之后，准许外蒙独立，为避免将来纠纷起见，拟采取公民投票方式，投票以后中国政府当宜宣布外蒙之独立。关于外蒙区域之范围，应以原疆界中国之地图为准。中国政府深望苏联政府能明了中国政府极大牺牲与诚意，切实谅解，藉以获得两国永久而根本合作。秦孝仪主编：《中华民国重要史料初编——对日抗战时期》第7编，中国国民党中央委员会党史委员会1981年版，第611—612页。
正当谈判僵持不下的时候，宋子文接到指令，当场向苏方代表阐述了蒋介石的指令。再次向苏方表明中方立场说：“割弃领土之痛苦，中国牺牲之重大，无有补偿，无法向国人交代。”
苏方代表见中方有所缓和，立即答道：“关于东北，愿作任何中国所希望之声明，苏联承认中国在满洲之完全主权。关于中国共产党，苏方不予支持，将来亦无支持之意向。苏方援助应给中央政府，以往既系如此。”
然而，这次会谈后东北问题并未因领土主权完整的被承认而得到解决。在此前会谈中，苏联要求铁路经营与旅大特权的期限为40—50年，同盟期间为20年，而蒋介石只答应均为20年。苏联认为太短，要求改为30年，并为国民政府同意。其次双方争论的焦点是铁路管理、旅大管理与旅顺军港附属地之范围等。
关于大连问题，苏联提出享有港湾专用的特殊权利，两国共同管理，盈余均分。
关于旅顺问题，苏方要求军港由苏联管理，附属区之行政官吏，中国须征得苏联同意方可任命，并要求旅顺附近的缪岛、雷岛不设防。国民政府只允许旅顺军用港共同使用。
铁路的经营，苏联要求设理事会，理事10人，中苏方各半。理事长为华人，铁路长为苏人。但国民政府只允许中东路之理事长为华人，铁路长可由苏人担任，而南满路之理事长应为苏人，铁路长应为华人。王松、蒋仕民、饶方武著：《宋子文传》，武汉出版社1993年9月版，第232—233页。
谈判像场拉锯战，意见不尽统一，一直持续到7月12日的第六次会谈。后因斯大林和他的外长，急着赴德参加三国首脑会议，会谈不得不暂告一段落，双方共同发表了一个公告，宋子文便由莫斯科飞回了重庆。
公告声明：
美、英、苏三国首脑的波茨坦历时17天的会议，于8月2日结束。
宋子文一行重抵莫斯科，谈判继续进行。
不过经过前六次的会谈，双方似乎更冷静了。
这时，斯大林明确表态，不把大连港及相连的铁路划入苏军事区，但也不同意宋子文的意见，把大连置于中国行政管理之下，可向苏方出租部分港区做商业用途。斯大林坚持建立一个双方有同样名额的委员会共同管理大连港和大连市。此外，苏方还提出，在苏占领区，应将包括企业在内的一些日本资产视作苏军的战利品。这些问题，宋子文均已拒绝。王松、蒋仕民、饶方虎著：《宋子文传》，武汉大学出版社1993年9月版，第232—233页。
并非拒绝，他要再听听主子的意见。
8月11日蒋介石回电道：“大连问题名义上须为自由港，其与海军有关此事准由尔等权宜决定。”关于外蒙古之事，蒋又道：“对于外蒙及其他未决事项，准授权尔等权宜处置。”
有了这颗“安心丸”，宋子文心里算有谱了。
天有不测风云。恰在谈判节骨眼上，国际反法西斯战争发生了戏剧性的变化。8月6日和9日，美国分别在日本广岛、长崎投下了两枚原子弹。这一新式武器具有2万吨TNT的威力，较英11吨“地震式”炸弹的爆炸力大200倍。
白宫的报告说：“此项原子弹的装备，是英、美科学家与德国科学家从事此项工作时所共同发明的。”杜鲁门总统说：“我们在此项历史上最大科学赌博中，已耗去20亿美元，终于获胜。新炸弹对破坏工作开辟了新的力量，以补充这逐渐增长的对日力量。现正准备迅速而彻底地破坏日本任何城市地面上的每一生产机构，并将摧毁其所有船坞、工厂及交通。我们将彻底摧毁日本的力量，以获得胜利。”
两颗蘑菇云的烟雾还没消散，日本人还没反应过来，斯大林似乎看出了端倪，急于向日出兵宣战，这无疑对日本是雪上加霜。
8月9日，百万苏军，在东西2000英里的正面突破，在被日本占领的中国东北前沿，与日本关东军发生激战，继而，苏军又越过300英里的西伯利亚地区，自海参崴以西800英里的长春至海参崴以北250英里的呼图，四路紧逼满洲里。
一周之后，苏联军队已抢占了大连、旅顺，并牢牢地控制了东北。苏军以迅雷不及掩耳之势，打乱了日本多年布防的东北防线，加速了日军投降的日程。
日本外相在内外遭受双重打击的情况下，8月10日便向苏联驻日使馆交上了投降书。
世界性的反法西斯战争的全面胜利，是献给中苏会谈的厚礼。在此基础上，中苏双方在友好的气氛中顺利地签订了《中苏友好同盟条约》《关于中国长春铁路之协定》《关于大连之协定》《关于旅顺之协定》《关于中苏此次共同对日作战苏联军队进入中国东三省后苏联军总部与中国行政当局关系之协定》，并向世人做了公布。
《中苏友好同盟条约》全文共分八个部分，简摘如下：
一、中苏友好同盟条约。此约签订目的，在求中苏共同对日作战至完全胜利为止，并求防止日本再度侵略。条约中规定，如他日任何一方再被日本攻击，他方即予军事援助。至于缔约国在联合国宪章下所有之权利义务，则不受本约之影响。本约有效期30年。
二、苏联对华三项声明。第一，苏联声明，给予中国以道义的军需的及其他物质上的援助，此项援助完全给予中国中央政府，即国民政府。第二，苏联重申尊重在东三省之完全主权及领土行政之完整。第三，苏联声明，对于新疆问题，苏方无干涉中国内政之意。
三、外蒙问题。中国政府声明，日本战败后，外蒙如依公民投票证实其独立愿望，中国当承认外蒙独立。苏联声明，苏方将尊重新生外蒙之政治独立与领土完整。
四、关于中东路及南满路问题。中东及南满两路之干线（合称为中国长春铁路）由中苏共同经营，以30年为期，期满无偿归还中国。该路纯为商业性质之运输事业，其路务由中国政府组织。除中苏两国共同对日作战期外，该路不运苏联军队。
五、关于大连问题。中国政府宣布大连为自由港，对各国贸易航运一律开放。大连一切行政权属于中国，惟港务长由苏籍人员担任，开放期定为30年。
六、关于旅顺问题。在中苏旅顺协定有效期间30年内，以旅顺口为中苏共同使用之海军根本地。该地区民政归中国管辖。在该区域内设立中苏军事委员会，以处理有关共同使用等问题。
七、苏军进入东三省后之行政问题。中国政府派遣代表及助理人员在已经收复区内设立行政并指挥之。国民政府并派军事代表团，驻在苏军总司令部，以资联系。
八、苏联军队撤退问题。斯大林声明，在日本投降后三星期内开始撤兵，最多三个月内苏军全部自东三省撤退。