14時40分，尼克鬆和基辛格在周恩來陪同下，走進一個四合院，穿過一條寬過道，繞過一張乒乓球桌，進入了毛澤東的書房。在美國人眼裏，這是一間不大的房間，四周牆邊的書架上擺滿了文稿，桌上、地下也堆著書，房間的角落裏擺著一張寬大的木床。房間裏的沙發擺成了半圓形，圓形的燈罩大得出奇，再一個顯眼的物品便是毛澤東座位的右前方的一個白色痰盂。來訪者一進入房間，毛澤東就從沙發上站起來，微笑地望著尼克鬆。他雖然大病初愈，但目光仍然銳利，神態略帶譏諷。他說話已經有點困難，但並不避諱地說：“我說話不大利索了。”
他患了支氣管炎和肺氣腫，經常喘息，咳嗽，吐痰，所以他的腳邊總擺著大痰盂。他朝尼克鬆伸出手，尼克鬆也朝他伸出手。來自兩個世界相互敵視的對手將手握在了一起。尼克鬆還將左手也搭了上去握著，毛澤東也將左手搭了上去，倆人都笑了。
毛澤東也和基辛格握手，上下打量著他，還用下頦點了點頭，說：“哦，你就是那個有名的博士基辛格。”
基辛格笑著說：“我很高興見到主席。”
基辛格感覺到，除了戴高樂以外，從來沒有遇見過一個人像他具有如此高度集中、不加掩飾的意誌力。他身上發出一種幾乎可以感覺得到的壓倒一切的魄力。這個身旁需一名女護士協助站穩的高大魁梧的人，他的存在本身就是意誌、力量和權力的見證。
毛澤東很隨便地談起話來。他對尼克鬆說：“你認為我是可以同你談哲學的人麼？哲學可是個難題呀。”他開玩笑地擺了擺手，把臉轉向基辛格，“對這個難題，我沒有什麼有意思的話可講，可能應該請基辛格博士談一談。”
當尼克鬆列舉一係列需要共同關注的國家和地區就國際問題談論具體細節時，毛澤東又擺了擺手，指著周恩來說道：“這些問題不是我這裏談的問題。這些問題應該同周總理去談。我談哲學問題。”
尼克鬆：“主席的著作感動了全國，改變了世界。”
毛澤東：“沒有改變世界，隻改變了北京附近幾個地方。我們共同的老朋友就是說蔣介石委員長，他不讚成。他說我們是‘共匪’，他最近還發表了一篇講話。”
周恩來：“就是在他們最近召開的‘國會’，蔣介石把主席叫做‘共匪’。”
尼克鬆：“那麼主席把他叫什麼呢？”
周恩來：“我們一般叫蔣介石集團，新聞裏有時也叫‘匪’。”
毛澤東：“那還不是匪？彼此叫匪，互相對罵。其實我跟他做朋友比你們跟他做朋友的時間長得多。”
周恩來：“從1924年開始。”
毛澤東接著說：“來自美國方麵的侵略，或者來自中國方麵的侵略，這個問題比較小，也可以說不是大問題，因為現在我們兩個國家不存在打仗的問題。你們想撤一部分兵回國，我們的兵也不出國。所以我們兩家怪得很，過去22年總是談不攏，現在的來往從打乒乓球算起隻有十個月，如果從你們在華沙提出建議時算起有兩年多了。我們辦事也有官僚主義。你們要搞人員往來這些事，要搞點小生意，我們就死也不肯。十幾年，說是不解決大問題，小問題就不幹，包括我在內。後來發現還是你們對，所以就打乒乓球。巴基斯坦前總統介紹你和我們認識。那時候我們駐巴基斯坦的大使堅決反對跟你往來，說是有個比較，還是民主黨的那位前總統約翰遜，還是你尼克鬆，究竟哪個比較好。我們這方麵也不那麼高興那位約翰遜總統。從杜魯門到約翰遜，我們是都不那麼高興的。這個中間有八年是共和黨的總統，那個時候你們也沒有想通。”
最後毛澤東說：“你們下午還有事，吹到這裏差不多了吧。”尼克鬆表示，他這次來訪是冒很大的風險的，做出這次決定實屬不易，他懂得“隻爭朝夕”。毛澤東說：“我跟早幾天去世的記者斯諾說過，我們談得成也行，談不成也行，何必那麼僵著呢，一定要談成？”然後握手告別。
經過將近一周的緊張工作和激烈交鋒，中美間終於達成了聞名於世的“上海公報”。
周恩來送走尼克鬆後，也於當天離開上海，飛回北京。隨行的記者們也搭乘總理的飛機回京。操勞了一周的周恩來，沒有像往常一樣借飛行時間打一會兒盹，而是來到後艙看望記者們。
新華社記者問：“總理，有個美國記者報道尼克鬆訪華的結果，用乒乓球的比數來比喻，中國對美國，21比2。可以報道麼？”
周恩來擺了擺手：“人家可以那麼寫，我們不能那麼說。公報隻是一個起點，我們要學會把眼光看到未來。”
有記者問：“總理，外電評論，這次是你導演的外交傑作。”