1951年10月25日，雙方移至汶山與開城之間的板門店新址，繼續談判。當天，正是中國人民誌願軍赴朝作戰一周年的日子。
談判開始後，美國代表盡管不再提所謂“海空優勢”了，但卻仍然拒絕將“三八線”作為雙方的軍事分界線。
當時，雙方各自控製著一部分戰前屬於對方的地段。中朝方占領了“三八線”西段以南的開城地區和安翁津半島，對方則控製了“三八線”東段以北的金化至杆城一線。
相對來說，美國和南朝鮮方所占區域比中朝方稍大一點。而且，如果以“三八線”為界的話，從地形上看，美軍在東線撤退後難以重新攻取，而中朝在西線後撤後則易於攻取。
更為重要的是，如果完全恢複到戰前狀態，那便表明美國已經承認自己是侵略者，現在要恢複到戰前狀態。
10月31日，中朝方麵提出一個就地停戰、稍加調整、確定軍事分界線的方案。“稍加調整”本來就是為了照顧對方經常講的“要有可守的防禦陣地”。
可是在討論中，雙方對如何調整存在意見分歧。美方認為中朝方麵急於達成協議，便提高要價，提出把開城劃入中立區，中朝方麵表示反對。
為了使談判盡快達成協議，中朝代表做出妥協，於11月7日提出“在實際控製線基礎上，略加調整，作為軍事分界線”的新方案。
11月10日，中朝方麵提出“以雙方實際接觸線作為軍事分界線，並由此線各自後退兩公裏，以建立非軍事區”的建議。
斯大林提醒中朝方麵要“實行強硬路線，不能有急於結束談判的表示”，但也同意在談判中可以“采取靈活戰術”。
中朝方麵關於軍事分界線的建議贏得了美國國內輿論和美國盟國的同情和支持。《紐約時報》11月11日的社論指出，既然在諸如停火這樣的“大問題”上已經達成協議，為什麼還要在開城歸屬“這種無關緊要的小問題”上糾纏不休呢？
第二天，該報的另一篇報道說：
共產黨已經作了重要讓步，而“聯合國軍”卻繼續提出越來越多的要求。
到11月，美軍的傷亡已近10萬人。美國領導人擔心，隨著傷亡的增加，美國公眾對於迅速結束戰爭的壓力將會增加，對於談判的繼續拖延將越來越失去耐心。
美國的盟國也在敦促美國在談判中采取靈活立場。《泰晤士報》載文要求以“三八線”作為南北的分界線。
迫於國內國際的壓力，李奇微終於同意了中朝方麵的方案。
11月27日，曆時4個多月，經過18次正式會談，37次專門委員會會談，14次參謀會談，雙方終於就軍事分界線的劃定達成臨時協議：
以雙方現有實際接觸線為軍事分界線，雙方各由此線後退兩公裏以建立軍事停戰期間的非軍事區。
如軍事停戰協議在本協議批準後30天後簽字，則應按將來實際接觸線的變化修正上述軍事分界線與非軍事區。
這樣，談判雙方就第二項議程，即“確定雙方軍事分界線”問題，初步達成協議。談判取得了新的進展。
連當時任誌願軍政治部主任的杜平也認為：停戰談判“如此費時是出乎預料的”。
盡管停戰談判步履維艱，但中朝方麵仍然希望在1951年年內能就剩下的議題達成協議，對談判前景表現出較為樂觀的看法。
當時，周恩來分析說：
美國在朝鮮問題上不能不談判停戰。由於內政外交原因，他不能不拖一下，但不敢破裂，而隻能破壞。破壞多了，得承認錯誤。拖得久了，得轉彎讓步。目前談成的可能性增長，但拖的可能性還存在，全麵破裂的可能性不大。
因此，周恩來指出：
我們的談判方針是：爭取公平合理地就地停，使之成為和平解決朝鮮乃至遠東其他問題的第一步。不怕破裂，也不怕拖。願和，但也不急。
但是，在隨後的第三、第四項議程的談判中，進展仍不順利。談判中，朝中方麵的每一項提案，幾乎都要遭到“聯合國軍”代表的反對。談判雙方唇槍舌戰，其激烈程度絕不亞於戰場上的刀光劍影。