次日，舒倫堡會見了莫洛托夫。後者熱烈歡迎德國政府改善對蘇關係的願望，但對德國外長的來訪問題卻強調要有充分的準備。此外，他詢問德國人是否願意：締結一項互不侵犯條約；對日本施加影響，以改善蘇日關係和消除邊境衝突；對波羅的海國家實行聯合擔保。
蘇聯的建議使希特勒喜出望外，他立即全盤接受了蘇聯的要求，並於16日下午電令舒倫堡立即通知蘇聯，德國外長準備在8月18日以後的任何時候飛赴莫斯科，以元首全權代表的身份談判德蘇關係的全部問題，並簽訂相應的條約。
1939年春夏以來，雖然蘇聯在與英法進行結盟談判的同時，也在同德國談判，但一直以前者為主，而且為與英法結盟做出了不懈的努力。蘇聯在與德國的談判中則一直采取拖延策略。但此時希特勒已全盤答應了蘇聯提出的全部要求，再要拖延就意味著拒絕，就意味著談判的破裂。這時蘇聯同英法的談判雖然仍在進行，但頭三天的談判給人的印象是：談判不會取得積極的成果。在東方，蘇聯與日本激戰正酣。蘇德談判一旦破裂，蘇聯勢必會陷入孤立無援，兩麵受敵的絕望境地。權衡利弊得失，蘇聯決定調整對德政策。
8月17日，蘇聯政府就舒倫堡於8月15日轉交的德國政府的聲明答複說，現在不僅有了改善蘇德關係的現實基礎，而且也具備了采取認真而實際的步驟的前提，建議首先締結一項貿易與貸款協定，不久以後締結一項互不侵犯條約。蘇聯對派裏賓特洛甫來莫斯科非常滿意，認為這突出表明了德國的誠意。但鑒於英法蘇談判仍在進行，仍主張一步步走。
8月19日，蘇德經濟協定在柏林簽字。同日，莫洛托夫將一份互不侵犯條約草案交給了舒倫堡，表示同意在經濟協定簽字一周後在莫斯科接待德國外長。
但是，希特勒絕不能再等待一周的時間，否則，他的侵略計劃就必須改變。8月20日，希特勒親自致信斯大林，要求後者立即同意其外長在8月22日，至遲在8月23日去莫斯科簽訂條約。
8月21日，斯大林複電希特勒，同意裏賓特洛甫8月23日訪蘇。
8月23日，德國與蘇聯在莫斯科簽訂了有效期為10年的互不侵犯條約。條約規定，任何一方不得向對方采取敵對行動；如果其中一方成為第三國敵對行動的對象，另一方將不能予該第三國以支持；雙方決不參加直接或間接針對另一方的任何國家集團。
雙方還在東歐劃定了勢力範圍，這些都寫入了條約的秘密附屬議定書。（1）在波羅的海諸國所屬地區發生領土的或政治的變動時，立陶宛的北部邊界應成為德蘇兩國勢力範圍的邊界；（2）在波蘭所屬的地區內發生領土的或政治的變動時，德蘇兩國的勢力範圍大致以納雷夫河、維斯瓦河和桑河一線為界；（3）在東南歐，蘇聯強調它在比薩拉比亞的利益，德國則聲明它對這一地區不感興趣。雙方討論了保存一個獨立的波蘭國家是否符合雙方利益的問題。同時還商定，“本議定書將由雙方嚴守秘密”。上述作法顯然違背了國際法準則，從蘇聯來說，更是背離了馬列主義外交原則。
《蘇德互不侵犯條約》是在英法蘇談判成功無望，德國侵波決心已下，而蘇聯又無力阻止德國侵略的情況下，蘇聯出於自身安全的需要而采取的一項非常措施。這一行動打破了英法“禍水東引”的綏靖陰謀，擺脫了德日兩麵夾擊的危險，使自己暫時置身於戰爭之外。但是，條約的簽訂在國際共產主義運動和各國人民中間引起了混亂，不利於世界各國人民反法西斯運動的開展。同時，多年來蘇聯在世界人民心目中的世界和平維護者和反法西斯鬥士的形象受到了損害，在道義上蘇聯為此付出了沉重的代價。最嚴重的是，條約的簽訂使希特勒獲得了避免兩線作戰的條件。至此，戰爭再也不能製止了。