尼克松总统秘密访华，毛泽东主席与之亲切交谈；台湾问题悬而不决，但美国在公报中申明台湾是中国的一部分。中美关系的改善是新中国外交史上最重要的成就之一。
自基辛格秘密访华与我商定的尼克松访华公告发表后，中美双方对这一具有重大历史意义的访问都做了充分准备。尼克松为确保访问成功，1971年10月，又派基辛格公开来华，商谈他访华的具体日期和公报草案；翌年1月，又派黑格率先遣组来华，商谈了他的活动安排和电视转播等事务。尼克松本人不但请了一些著名的中国通给他介绍情况，阅读了大量有关中国的书籍，而且熟记了不少毛主席的诗词，甚至还学会了用筷子进餐。一切准备妥当之后，他于2月17日乘“七六年精神号”专机来华。
在周总理亲自领导下，我方也作了细致周到的准备。当时考虑到两国过去敌对多年，无外交关系，而尼克松又以国家元首身份首次来访的实际情况，我方在礼遇上选择了“以礼相待，不亢不卑，不冷不热，不强加于人”的方针，决定在机场悬挂两国国旗，在北京检阅三军仪仗队、军乐队，但不采用分列式，不鸣礼炮，不请外交使团，不搞群众欢迎，只由周总理等领导人前往迎送。在会谈方面，决定坚持一贯立场，高屋建瓴，主动灵活，争取谈成；改善关系。讨论国际形势时，以印度支那问题为中心，朝鲜、日本、南亚次大陆等问题次之。讨论双边关系时，着重谈台湾问题，双边贸易、科技文化和人员交流问题次之。为避开美方白宫和国务院的矛盾，周总理还把会谈分成四个层次：一是毛主席同尼克松会见，二是周总理同尼克松会谈，三是姬鹏飞外长同罗杰斯国务卿会谈，四是全体会议，在其他活动安排上则根据客人的不同情况做了多套准备，供他们选择。为了创造一个与迎宾相适应的环境和气氛，周总理还布置客人拟去的各地刷去了街上的反帝标语，恢复了店铺的老字号名称，甚至在宴会上要演奏的中美两国民间乐曲都进行了精心选择。
尼克松同周总理历史性握手
2月21日上午9时，尼克松总统的专机飞抵上海，稍事休息用餐后，即由专程前往迎接的乔冠华、章文晋、王海容等陪同，于上午11时30分到达北京。周恩来、郭沫若、李先念、叶剑英、吴德、姬鹏飞等党政军领导人和各界人士约百人前往欢迎。
抵达北京机场时，尼克松刻意要在这一举世瞩目之时纠正第一次日内瓦会议期间杜勒斯下令不同周恩来率领的中国代表团握手的傲慢失礼行为，突出他本人非同凡响的举动，特安排在他同周总理握手前，随行人员暂缓下机。此事虽已事先通知，但他仍不放心，临时又派一名高大的警卫把守在机舱口，以防其他人员紧随其后下机。当他和他的夫人快走到舷梯的尽头时，他就在掌声中急忙伸手向周总理走去，主动同周总理热情握手。这一历史性场面被摄影师——摄入镜头。尼克松事后写道：“当我们的手相握时，一个时代结束了，另一个时代开始了。”
随后，其他美国客人始鱼贯下机，周总理将前来欢迎的中方人员向他们逐一作了介绍。军乐队奏起两国国歌，周总理陪同尼克松检阅了仪仗队后，两人一同登上中国的红旗轿车，驶往钓鱼台国宾馆，在离开机场时，周总理寓意深长地对尼克松表示：“你的手伸过世界最辽阔的海洋来和我握手——25年没有交往了啊！”
车到钓鱼台18号楼，邓颖超、于立群站在楼前迎接。在客厅侍茶时，周总理——同美国客人打了招呼，然后让尼克松和罗杰斯到各自的下榻处休息。
毛主席会见尼克松
基辛格在飞往北京的旅途中即向乔冠华表示，他想在午后3时单独会见周总理，谈谈活动安排问题。但在客人刚吃完午饭不久，毛主席突然决定，要立即会见尼克松。下午2时许，周总理急忙亲自找基辛格说，毛主席想很快见到尼克松总统，并问美方谁一同去。基辛格答，他去，让洛德去做记录，并说，这件事不要告诉国务院的人，特别是洛德参加会见事更不能告诉他人，而且在新闻、照片、电视上都不能出现洛德，不然国务院的意见就更大了。基辛格报告尼克松后，即去中南海。
2时40分，毛主席在他书房里会见了尼克松。中方参加会见的有周总理，翻译唐闻生、记录王海容；美方在场的有基辛格，记录洛德。这次会见因毛主席大病初愈，到3时50分即结束。在1个小时零10分钟的会见中，毛主席谈笑风生、寓意深刻。他向尼克松表示欢迎和寒暄后风趣地说：“今天你在飞机上给我们出了一个难题，要我们所吹的问题限制在哲学方面。对于这个问题我没有什么可说的，应该请基辛格博士谈一谈。”基辛格马上说：“我过去在哈佛大学教书时，指定我的学生要读主席的文选。”毛主席说：“我那些东西算不得什么。”尼克松则称赞说：“主席的著作感动了全国，改变了世界。”毛主席说：“没有改变世界，只改变了北京附近几个地方。”接着说：“我们共同的老朋友，就是蒋委员长，他可不赞成。他说我们是‘共匪’，其实我们跟他做朋友的时间比你们长得多。”主席话锋一转，很自然地引出了台湾问题。
然后，毛主席又转向基辛格说：“你跑中国跑出了名嘛，头一次来公告发表以后，全世界都震动了。”基辛格很得体地称赞了尼克松的大胆决策。毛主席又幽默地说基辛格：“他不像个特务。”实际是称赞他秘密访华的保密工作做得好，尼克松笑道：“但只有他能够在行动不自由的情况下去巴黎12次，来北京1次，而没有人知道——除非可能有两三个漂亮的姑娘。”基辛格慌忙解释：“她们不知道，我是利用她们做掩护的。”毛主席问：“是在巴黎吗？”尼克松又说“凡是能用漂亮姑娘作掩护的，一定是有史以来最伟大的外交家。”毛主席反问：“这么说，你们常常利用你们的姑娘啊？”尼克松申辩说：“他的姑娘，不是我的，如果我用姑娘作掩护，麻烦可就大了。”周总理点上一句：“特别是大选的时候。”引起大家哈哈大笑。
接着大选的话题，毛主席说：“讲老实话，这个民主党如果再上台，我们也不能不同他打交道。”尼克松说：“这个我们懂得，我们希望我们不会使你们遇到这个问题。”毛主席爽朗地说：“你当选我是投了你一票的。”尼克松说：“我想主席投我一票是在两个坏家伙中间选择好一点的一个，”毛主席说：“我喜欢右派。人家说你们是右派，你们共和党是右派。”“我比较高兴这些右派当政。”尼克松说：“我想重要的是，在美国。左派只能夸夸其谈的事，右派却能做到，至少目前是如此。”
随后在谈到这次会晤的历史背景时，毛主席说：是巴基斯坦总统把你介绍给我们的，当时，我们驻巴基斯坦的大使不同意我们同你们接触。他说，尼克松总统跟约翰逊总统一样坏。不过我们是不大喜欢从杜鲁门到约翰逊你们这几位总统。中间有8年是共和党任总统。然而在那段时间，你们也没有想通。尼克松说：“主席先生，我知道多少年来我对人民共和国的态度是主席和总理完全不能同意的。把我们带到一起来的是，认识到世界上出现了新的形势；在我们这方面还认识到，事关紧要的不是一个国家内部的哲学，主要是它对世界其他部分和对我们的政策。”
尼克松想接着谈台湾、越南、朝鲜、日本、苏联等问题，毛主席打断他的话说：“这些问题我不感兴趣，那是他（指周总理）跟你谈的事。”接着说：“来自美国方面的侵略，或者来自中国方面的侵略。这个问题比较小，也可以说不是大问题，因为现在我们两个国家不存在打仗的问题。你们想撤一部分兵回国，我们的兵也不出国。所以我们两家怪得很，过去22年总是谈不拢，现在从打乒乓球起不到10个月，如果从你们在华沙提出建议算起两年多了。”“我们办事也有官僚主义，你们要搞人员来往这些事，搞点小生意，我们就是死不干，包括我在内。后来发现还是你们对，所以就打乒乓球。”
随后毛主席说：“你们下午还有事，吹到这里差不多了吧。”
这时，尼克松又说，他这次应邀来访是冒了很大风险的，作出这个决定实属不易。他还表示、他读过毛主席的一些著作，懂得“只争朝夕”，毛主席说：“只争朝夕。”“大概我这种人放空炮的时候多。无非是全世界人民团结起来，打倒帝、修、反，建设社会主义。”尼克松微笑着说：“就是像我这样的人，还有匪徒。”毛主席说：“就个人来说，你可能不在打倒之列。可能他（指基辛格）也不在内。都打倒了，我们就没有朋友了嘛。”最后，毛主席也称赞尼克松的《六次危机》写得不错。尼克松说：“你读得太多了。”毛主席说：“读得太少，对美国了解太少了，对美国不懂。要请你派教员来，特别是历史和地理教员。”然后他又说：“我跟早几天去世的记者斯诺说过，我们谈得成也行，谈不成也行，何必那么僵着呢？一定要谈成，”“一次没有谈成，无非是我们的路子走错了，那我们第二次又谈成了，你怎么办啊？”这时双方已经站了起来，尼克松握着毛主席的手说：“我们在一起可以改变世界。”毛主席对尼克松这句话未置可否，只说：“我就不送你了。”嗣后，基辛格单独与周总理商定了会谈安排和发布毛主席会见尼克松的消息问题。6至7时举行双方全体会议，商讨和宣布了会谈办法和公报的形式与内容。会上，周总理很艺术和自然地解释了毛主席突然会见和没有让其他美国客人参加的原因，以调和美方的内部矛盾。晚7时，周总理设国宴招待全体美国客人。席间军乐队演奏了中美两国民歌，尼克松听到演奏《美丽的阿美利加》时非常高兴。因为这是他最喜欢并指定在就任总统典礼上演奏的乐曲。敬酒时，他特地到乐队前表示感谢，并要给他们发奖。
周总理同尼克松会谈
尼克松在京期间，上午安排参观，下午会谈，晚上参加宴会和文艺晚会。周总理同他谈了5次，北京4次，上海1次。双方就国际形势和双边关系问题坦率而深入地交换了看法。尼克松从台湾问题谈起，重申了他处理台湾问题的五项原则：
（一）中国只有一个，台湾是中国的一部分，今后不再说台湾地位未定；
（二）不支持任何台湾独立运动；
（三）将在力所能及的范围内劝阻日本进入台湾，也不鼓励日本支持台湾独立运动，
（四）支持任何关于台湾问题的和平解决办法，不支持台湾当局用任何军事方法回到大陆的企图；
（五）寻求美中关系正常化，决定在4年内逐步从台湾撤走军事人员和设施。
他强调在政治方面有困难，还不能马上丢掉台湾，希望在其第二届任期内完成中美关系正常化。周总理指出：“还是那句话，不愿意丢掉‘老朋友’，其实老朋友已经丢了一大堆了。‘老朋友’有好的，有不好的，应该有选择嘛。”“你们希望和平解放台湾”，“我们只能说争取和平解放台湾。为什么说‘争取呢？因为这是两方面的事。我们要和平解放，蒋介石不干怎么办？”“我坦率地说，就是希望在你（下届）任期内解决，因为蒋介石已为时不多了。”
他们还就朝鲜、印度、裁军等问题交换了看法。周总理还就美苏军备竞赛高瞻远瞩地说：“你们两家搞军备竞赛，水涨船高。你们的军费是公布的，苏联的不公布，但它占的比例不会少。所以他们国内人民生活很困苦。农业生产上不去，不能仅仅说是气候的原因。苏联同加拿大的气候差不多，加拿大的农业并不坏嘛，就是因为军费太多。这样浪费，搞核武器花那么多钱，不能吃，不能穿，又不能用，到一定时候还要报废，下个世纪（人民）会批评为什么用那么多的人力、物力、财力搞核武器。我们希望你们达成协议，减少核军备。美苏搞好关系，我们赞成。”可见周总理论断之精辟和风格之高。
1972年2月28日上午，周总理同尼克松在上海锦江饭店举行了最后一次会谈。
姬鹏飞同罗杰斯谈双边关系
在周总理同尼克松会谈实质问题的同时。姬鹏飞外长同罗杰斯国务卿也举行了5次会谈，北京4次，上海1次。中方有总理助理熊向晖等参加，美方有助理国务卿格林等参加。
罗杰斯首先提出要弄清关系正常化是什么意思？他认为关系正常化就是改善关系，就是在没有外交关系的情况下改善关系。姬鹏飞则说，关系正常化是指建立外交关系。在没有外交关系的情况下，可以改善关系，走向正常化。会谈开始不久，美方就闹了一个笑话。美方翻译的上衣口袋里突然响出声来，急忙用手去按，但没按住。不久，詹金斯和格林的口袋里也响了起来，齐格勒递了一个条子给罗杰斯。罗即说，拿出来吧。并表白说，这是同总统联系的小电话，实际上是小型录音机发生故障响了起来。因为双方原来商定会谈不用录音，只让记录。美方暗中使用录音机的行为暴露，显得十分尴尬。
接着，罗杰斯反复强调建立常设联系机构的必要性，建议互设贸易、旅游等办公处。姬鹏飞外长表示，台湾问题不解决，两国关系中的其他问题的解决就受影响。蒋介石集团在美国还有代表的情况下，要我们派人去美国，就使我们为难。罗杰斯又表示可在第三国大使馆内设办公室，并强调建立电话联系也很必要。姬鹏飞不把门关死，推说可以再考虑考虑、看看能否找到什么办法。