根據協商，經過斯大林同意，由毛澤東最後擬定的中朝方麵關於停止朝鮮軍事行動協議草案。包括以下幾點：
（一）雙方同時發布命令，停止軍事行動。
（二）雙方軍事力量從三八線各後撤10英裏，建立非軍事區。
（三）雙方停止從外部向朝鮮的一切軍事調動。
（四）在停止軍事行動後3個月內分批全部交換戰俘。
（五）所有外國軍隊在3個月內分批全部撤離南北朝鮮。
（六）南北朝鮮的難民在4個月內應返回從前居住的地區。
從上述條件可以看出，談判一開始，中國方麵就不得不放棄了一些過去它最為關心的問題，如台灣問題和中國在聯合國的合法席位問題等。因為還在凱南與馬立克會談時，他就明確表示了美國反對將這些問題列入談判內容的立場，而現實的軍事形勢，也不容許中國為此與美國討價還價。比較1951年1月13日美國曾經投票讚同過的那個五步方案，這不能不說是一個相當大的讓步。
但是，即使是這樣一個談判條件，也還是不足以讓美國人接受它。難民問題不用說了，從一開始毛澤東就懷疑美國人和南朝鮮方麵是否能夠接受。就是被中、朝、蘇方麵視為“最基本的原則問題”的兩條，即限期撤退一切外國軍隊，和以三八線為界，恢複1950年6月15日以前的狀態，美國方麵也不答應。不得已，中、朝方麵被迫又作出讓步。就撤退所有外國軍隊問題爭論一周後，毛澤東即明確提議：“不要提出把外國軍隊撤退問題作為停止軍事行動的必要條件”，因為事實上我們目前也沒有這個實力。金日成也表示，隻要各自軍隊能夠從三八線後撤10英裏，可以暫時放棄這一要求。而後就是以三八線為界的問題了。雙方圍繞著這個問題整整爭論了一個月。由於美國和南朝鮮所占三八線以北的麵積遠遠多於中朝所占三八線以南的麵積，再加上美國在海上和空中占有絕對優勢，美方不僅不肯以三八線為界，甚至還提出什麼“海空補償論”，要求中朝軍隊從實際軍事接觸線後撤，來劃定軍事緩衝區的界限。
考慮到“敵方的最終目的是要在當前戰線所在地區停止軍事行動”，在這方麵不可能讓步，誌願軍副司令員鄧華和談判代表團在雙方相持不下一個月後即明確提出，為避免談判破裂，“最好考慮在當前戰線所在地區停止軍事行動的問題，不再為三八線而進行鬥爭”。但斯大林最初對這種讓步感到擔心，並且明確反對毛澤東提出的關於邀請中立國家代表介入談判，以製約美國的意見。他再三強調：應該“是美國人更願意繼續談判”，而不是我們。如果提出這樣的建議，“將會被美國人認為是中朝方麵更需要盡快簽訂停戰協議”，這是示弱的表現，“沒有任何好處”。結果，停戰談判終於8月23日被迫中斷。
雙方軍隊重新進行了大約兩個月的激烈較量之後，美軍在整個戰線上平均又推進了兩公裏左右，但付出的代價相當沉重。因此，新一輪談判於10月25日重又開始，隻不過談判地點按照美國人的要求，移到位於雙方實際接觸線中間的板門店去了。談判繼續圍繞軍事分界線問題進行爭論，但中朝方麵已經決定不再堅持以三八線為界的要求，主張“以雙方實際接觸線為軍事分界線，並且由此線各後退二公裏，以建立非軍事區”。斯大林在提醒中朝方麵要“實行強硬路線，不能有急於結束談判的表現”的同時，也轉而同意“采取靈活戰術”。最終，談判雙方在11月27日就軍事分界線問題原則上達成了妥協。
斯大林說：毛澤東是對的，對美國人必須強硬
隨後的談判，出乎意外地卡在戰俘問題上。本來，無論是毛澤東，還是斯大林，都十分樂觀地相信：“該問題不難達成一致意見”，認為“敵人很難對此提出異議”。想不到，中朝方麵堅持戰俘全部遣返，美國和南朝鮮堅持“自願遣返”，兩方就此相持不下，以致其他問題解決後，還是長時間不能停戰。
戰俘問題的關鍵在於雙方俘虜的人數相差懸殊。根據雙方公布的數字，美方俘虜朝籍戰俘11.2萬人，俘虜中國籍戰俘2.08萬人；而中朝方麵俘虜的戰俘，隻有美英籍戰俘4417人，南朝鮮戰俘7142人。眼看在其他問題上占不到多少便宜，美國方麵極力想利用戰俘問題，為自己在朝鮮戰場上所受到的挫折撈回一些麵子。而南朝鮮李承晚政權和台灣蔣介石政權，也抓住這個機會，千方百計地插手其間，想在反共宣傳上或充實軍力上為自己撈一些好處。這種情況不能不使談判複雜化並無限期地拖延下去。這種局麵給北朝鮮帶來了相當大的壓力。因為美國在陸地上的進攻雖然屢屢受挫，但由於戰爭沒有結束，美國空軍仍可對北朝鮮狂轟濫炸。因此，當1952年7月13日美國把它同意的遣返戰俘人數從最初的7萬人增加到8.3萬人之後，中、朝、蘇三國之間不可避免地進行了一係列緊張磋商。