周恩來回國的主要目的是向中央彙報會談情況，確定在即將召開的日內瓦國際會議上我方的立場、態度、要求和會談的方針、政策、策略與各種談判方案，以及中、蘇、朝、越四方代表之間的合作、協調等問題，以便更有把握地搞好合作，配合行動，開好會議。
4月21日，周恩來率代表團抵達莫斯科。這時，他已是精神抖擻，情緒高昂，談笑風生。他對師哲等不曾離開莫斯科的我方人員說，他向主席作了彙報，承認了錯誤，主席笑嘻嘻地說，這是常有的事，算不了丟醜。
起初師哲等不明白周恩來指的是什麼，談完後，他們才明白，師哲不以為然地說：“多喝了一杯酒還值得向中央彙報？如果這樣，那些蘇聯的酒桶們恐怕得三天兩頭兒向中央作檢討了。”
周恩來說：“那不同，那是他們。”
這回，周恩來在莫斯科又耽擱了兩天，除協調雙方的方針、策略和校正口徑外，還研討了需要整理和研究的材料。這時，胡誌明、範文同也在莫斯科。周恩來和赫魯曉夫、莫洛托夫、胡誌明（化名丁同誌）一起研究了印度支那問題。
利用逗留兩天的機會，中蘇雙方舉行了各種座談會，邀蘇聯外交部的若幹人，包括葛羅米柯，到8號公寓來座談，回答中方代表團提出的各種問題，並介紹在各種國際會議中的鬥爭經驗和應注意的事項等等。
座談中，中方代表提出的問題很多，蘇聯外交人員回答得也比較細致。給中方代表留下印象最深的是如何保密，如何防止被偷聽、被竊取、上鉤、上當、走漏消息，或受騙等。
葛羅米柯說，我們的對手是狡猾的。會用一切手段刺探我們的意圖和動向。因為他們比我們更了解“知己知彼，百戰不殆”的道理，而且要用一切辦法把我們置於他們的掌握之中。現代技術已發展到這樣的階段，使各種竊聽、竊取成為輕而易舉的事情了。因此，我們要行動檢點，注意保密，尤其應該隨時注意，不論住旅館、公寓、沙龍或別墅，都難以防止或發現他們事先早已設置的竊聽器，或其他竊密裝置。
中國代表團飛抵日內瓦
因為日內瓦會議是我國第一次參加的大型國際會議，為了練兵，我方有意多派了一些同誌，共約200多個工作人員，是第二個大代表團（蘇聯代表團有近300人之多）。周恩來是中華人民共和國代表團首席代表，張聞天、王稼祥、李克農都是代表，王炳南為秘書長、雷任民、師哲、喬冠華、陳家康、柯柏年、宦鄉、黃華、龔澎、吳冷西、王倬如、雷英夫為顧問。張聞天、王稼祥沒有參加完會議的全過程。李克農由於不懂外文，而主要負責代表團秘書、機要、警衛、翻譯、後勤等內部事務。一切工作安排主要是由周恩來親自負責主持。
4月24日上午，我國代表團離開莫斯科，前往日內瓦。飛機在東柏林短暫停留。民德總理格羅提渥到機場迎送。當代表團正在機場中心大樓進餐時，有人通知說，莫洛托夫的專機即將來臨，請大家加快進餐。大約在莫洛托夫到達柏林之前十多分鍾，中國代表起飛繼續前進。
登上飛機後，中國代表團才發現機艙裏多了一位不速之客――一個身著軍裝的年輕人。經了解，他是一個美國士兵，來執行任務的。原來，東西方之間有個協議，從東柏林起飛的蘇聯飛機，飛經西柏林和西德領空時，一律得事先照會在西德的美國駐軍，西方駐軍派一名觀察員隨機飛行越過西柏林和西德領土上空。那位不速之客，就是執行此項任務的。看樣子，他隻有20多歲，紅紅的臉蛋兒，滿臉的稚氣，笑眯眯的容貌，驚奇地張望著機艙裏的乘客。中國代表團談笑風生，你來我往，親密無間。他受此氣氛的感染，不由得獨自笑了起來。他可能是第一次見到東方人，對機艙裏任何人的言行表現，無不覺得新奇、驚愕。
24日下午，我國代表團抵達日內瓦機場。剛一下飛機，各國攝影記者發瘋似地拍攝鏡頭。周恩來在機場發表了簡短的書麵聲明。聲明說，日內瓦會議“將要討論和平解決朝鮮問題和恢複印度支那和平問題。亞洲這兩個迫切的問題，如果能夠獲得解決，將有利於保障亞洲的和平，並進一步緩和國際的緊張局勢”；“中華人民共和國代表團抱著誠意來參加這個會議，我們相信，參加會議者的共同努力和對於鞏固和平的共同願望，將會提供解決上述亞洲迫切問題的可能。”
隨後，代表團驅車到駐地――城郊萊蒙湖畔查爾索瓦鎮的萬花嶺別墅。
到駐地不久，周恩來又帶領必要的人員到機場迎接莫洛托夫。這回機場上的氣氛更加熱烈，不少外國代表團都到機場迎接，莫洛托夫一下飛機，就同周恩來握手、擁抱。
莫洛托夫在機場對記者發表談話。他說：“不能不指出這一重要事實，即：所有的大國――法國、英國、美國、中華人民共和國和蘇聯的代表最近幾年來首次共同參加一個國際會議。蘇聯代表團在會上將竭力促成用和平的方式建立一個統一、獨立、民主的朝鮮，以符合鞏固遠東和世界和平的利益。同時，蘇聯代表團認為，盡速恢複印度支那和平，保障印度支那人民的自由和民族權利是日內瓦會議最重要的任務。”
講話完畢，他同周恩來並肩而行。二人邊走邊談，十分親熱。這時，外國記者、攝影師扒滿了機場通道的欄杆周圍、牆角和窗口上，亂吼亂叫，要求給他們留一個鏡頭。莫洛托夫對周恩來說：我們稍微走慢點，站下來，略談幾句話，給他們留下幾個鏡頭。於是，周恩來、莫洛托夫走走停停、邊說邊笑地並肩步入候機廳。事後外國記者們報道，中蘇兩國外交代表在日內瓦機場上所表現的姿態，是當代外交史上的創舉，是真正兄弟般友好的楷模。
周恩來的機敏與智慧
4月26日，日內瓦會議在國際聯盟大廈開幕。蘇聯外長莫洛托夫和英國外交大臣艾登輪流擔任大會主席。每個會議主席可以選兩名助手坐在主席台。當莫洛托夫擔任主席時，宣布葛羅米柯和師哲為他的助手。美國代表一看中國人走上主席台，大驚失色。
出席會議的國家有：中、蘇、美、英、法、朝鮮民主主義人民共和國、大韓民國、澳大利亞、比利時、加拿大、哥倫比亞、阿比西尼亞（埃塞俄比亞）、希臘、盧森堡、荷蘭、新西蘭、菲律賓、泰國、土耳其等19個國家，其中有14個國家參加了以美國為首的侵朝的聯合國軍再加上大韓民國，都是朝中人民軍隊的手下敗將。他們對中、蘇、朝的態度是可想而知了。會議的成員國中承認我們中華人民共和國的國家沒有幾個。中國代表在活動中自然受到了限製，遇到些困難。但周恩來這位傑出的外交活動家，在那樣的環境中，卻絲毫沒有感到什麼不方便，也沒有受到舊時代外交界遺留下來的那些陳規俗套的約束，他以極其機敏的智慧、超凡的目光、寬闊的胸懷、靈活的手法和無產階級政治家、外交家的氣魄，順利地打開了局麵，不僅使中方代表沒有陷於孤立地位，而且還幫助有些國家代表團打開了局麵，爭取到不少新朋友，溝通了我國與許多國家的關係。
關於日內瓦會議，當時“政治顧問”（實際任務仍離不開俄文翻譯），離休前是馬恩列斯著作編譯局局長兼外文出版社社長的師哲，後來回憶了以下幾件他終身難忘的事情。
這次會議首先討論朝鮮問題。為了促進朝鮮和平統一，撤退在朝的一切外國軍隊，舉行朝鮮自由選舉，朝、中、蘇三方代表在會上同以美國代表為首的一方進行了頑強而艱巨的鬥爭，提出了一係列和解方案。
但是，美國根本不顧朝鮮人民的利益，拒不從朝鮮撤軍，要求根據李承晚的憲法，由聯合國監督全朝鮮選舉。他們忘了美國是打著聯合國的名義參加侵朝戰爭的。聯合國已失去公平處理朝鮮問題的地位。美、韓頑固堅持不解決問題的立場。