國民黨政府起初只是尋求戰後中蘇兩國“和平共存”的途徑，而沒有料到莫斯科會不承認上述兩項協定，企圖“完全恢復1904年帝俄沙皇在東方霸占的特殊權益”。結果，國民黨政府在涉及國家權益問題上不得不作出“重大讓步”。蔣介石之所以這樣做，其原因在於他希望蘇聯出兵對日作戰，這從6月3日他同彼得羅夫的談話可以看出。蔣介石表示，凡是幫助中國收復失地的友邦，“將來中國領土內，如為遠東和平有建築海、空軍基地之必要時，中國願與各友邦共同使用，當不加拒絕。如蘇聯能幫助我國恢復東三省領土、主權完整及行政獨立以後，東三省的鐵路和商港，當給蘇聯以便，如有軍港需要，則軍港亦可與蘇聯共同使用，決不致於蘇聯有不利之措施。”他還聲稱，如果蘇聯能夠按照中國的要求解決東北問題，那麼，這將是“中蘇合作的第二個機會”。他對彼得羅夫說，中蘇之間的利害關係，“不可為小而失大”。他請彼得羅夫轉告莫斯科，中國政府希望同蘇聯政府討論滿洲問題，包括中東鐵路、旅順口、大連及其他雙方關心的問題。國民政府願意同蘇聯政府簽訂一項條約，並且準備在互相諒解與合作的精神下解決所有問題。蔣介石還表示，中國政府決心廢除不公平條約，以獲得中國領土完整和獨立，希望蘇聯給予支持。
6月12日，彼得羅夫向蔣介石提出了中蘇締結條約的五項先決條件，其中有四項涉及到中國主權問題：（1）恢復旅順港之租借，建立蘇聯海軍根據地；（2）大連商港國際化，並保證蘇聯在該港享有優勢權利；（3）為保證蘇聯與租借港之間聯繫起見，在保持中國對東三省主權完整的條件下，組建中蘇合辦公司，共同使用中東鐵路和南滿鐵路；（4）保持外蒙古現狀，即蒙古人民共和國為一獨立國家。
從內容上看，這五項條件同雅爾塔協定沒有多少區別。只是在外蒙古問題上除繼續強調維持現狀外，還提出外蒙古“成為獨立國家”的要求。彼得羅夫聲稱：如果蔣介石同意這些條件，蘇聯政府準備立即開始同中國締結友好同盟條約。
蔣介石沒有當即答覆。他仍然強調，“租借”一類的名義是“國家的恥辱”，不同意使用這種名義。他還說，中蘇友好條約是“一種光榮的條約”，如果有“租借”一類的名義，就會“失去條約的原意”。
彼得羅夫並不這麼認為，他解釋說，“租借地”與“租界”不同，後者還包括領事裁判權這類特權，而前者就沒有。蘇聯如果租借旅順，自然會規定租借的期限，而且領土主權完全屬於中國。他還保證，蘇聯租借旅順“決不會用以反對中國”。
莫斯科的交易(19)
6月26日，蔣介石就對蘇交涉提出以下幾點意見：（1）為蘇聯對日參戰後軍事上便利起見，旅順軍港中國允許蘇聯共同使用，但主權與行政權必須歸中國，軍港範圍以舊軍港為限，不得有附屬地；（2）大連商港中國願開為自由港，但行政須由中國獨立自主；（3）中東鐵路以及南滿鐵路，中國允許同蘇聯組建公司，中東鐵路蘇聯賣給日本所得資金應歸中國所有。蘇聯戰時可在中東鐵路和南滿鐵路，由滿洲里經哈爾濱直達海參崴和旅順港運輸軍隊，但中途不得停留。除鐵路業務外，這兩條鐵路不得有附屬地及其他所謂採礦權，鐵路全部主權及土地屬於中國；（4）1924年以前中國同帝俄所訂關於東三省一切條約，應照蘇聯宣言一律廢除，根據1924年北京新約精神訂立新條約；（5）外蒙地方中國願准其為自治領，在中國宗主權之下成立自治政府，其權限可與蘇聯憲法上所規定的各蘇維埃權限相同；（6）中國在新疆與蘇聯謀經濟上密切合作，蘇聯不得向新疆提供武器彈藥；（7）中國國內的軍令、政令必須徹底統一，蘇聯希望中國統一起見，不得對中國共產黨作任何輿論上、政治上及物質上的支持，並設法勸中共交出武力。
蔣介石還提出，蘇軍在東北應於對日戰爭結束之日起，三個月至半年內撤退完畢。他特意提到，中國政府不能改組為聯合政府。如果中共將軍令、政令統一歸國民黨中央，國民黨政府可以委任中共黨員為部長、會長或者委員。
當天，蔣介石召見彼得羅夫，正式宣布派遣宋子文赴莫斯科談判，希望雙方能夠“不拘外交形式，開誠商議中蘇兩國密切合作的根本問題”。有關外蒙古問題，蔣介石表示，中國政府不會採用清政府武力政策壓制外蒙，中國政府解決外蒙古問題的方針是“賦予外蒙的高度自治”，即在外交、軍事上享有自主權，但宗主權應屬中國政府。至於旅順問題，蔣介石仍然堅持“租借”一類的名稱“切不可再用”。蔣介石還表示，中蘇簽訂密切合作條約之後，“將來中蘇之間的國界上，甚至可以不設防”，就像美國和加拿大兩國之間一樣。
5．蔣介石稱：中國在外蒙問題上作出了“輿論所許可的最大讓步”
6月30日，宋子文抵達莫斯科，同行的還有胡世澤、沈鴻烈和蔣經國等。當天，雙方舉行了禮節性的會談，而且氣氛也相當友好，“蘇聯歡迎禮節極隆重”。宋子文強調，中蘇關係對中國特別重要，因此，恢復中國同蘇聯的密切關係，“實為重要”。斯大林表示，蘇聯現在已經是新人在位。以往，俄國同日本結盟以瓜分中國，現在，“俄國欲與中國聯盟以遏制日本。”
但是，7月2日的會談就顯得十分緊張了。據當事人回憶，正式談判開始的時候，斯大林拿出一張紙向宋子文面前一擲，態度傲慢。隨後說道：“你看過這個東西沒有？”宋子文知道是雅爾塔協定，說“只知道大概內容”。斯大林強調：“你談問題是可以，但只能拿這個東西做根據，這是羅斯福簽過字的。”
莫斯科的交易(20)
斯大林出於蘇聯自身利益的考慮，提出了外蒙古問題。他直言不諱：外蒙古要求獨立，中國政府應承認外蒙古現狀，蘇聯不打算吞併外蒙古，亦希望中國准許外蒙古脫離。蘇聯雖然多次承認外蒙古為中國領土，但是，現在為蘇聯國防着想，不得不在外蒙古駐軍。以往日本曾試圖從外蒙古進攻西伯利亞，所以，我們盼望外蒙古能獨立並且同蘇聯結盟，以保障蘇聯領土安全。斯大林還聲稱，如果蘇聯在外蒙古問題上得不到滿足，這次會談就不可能達成任何協定。
遵照蔣介石的指示，宋子文在會談中不準備着重討論外蒙古問題。他說，中國政府目前可以不向蘇聯提請商議外蒙古問題，希望斯大林亦不提這個難題。因為中國任何一個政府如果喪失土地完整，必為國人不諒。宋子文認為斯大林沒有理解中國政府關於外蒙古問題的立場。中國政府無論如何也不能放棄外蒙古，因為這樣做將會使西藏問題複雜化。如果割讓外蒙古，中國人民對政府將失去信仰。
關於旅順問題，斯大林出於“顧念中國政府地位”的考慮，同意不用租借方式，由中蘇共管使用，期限為45年。他表示，中東鐵路和南滿鐵路只限於幹線，平時不運送軍隊。斯大林還提出，鐵路也由中蘇共管，利益均享，期限為45年。
雙方還討論了國共兩黨問題。宋子文強調，國民黨政府願在軍權、政權統一之下，容許共產黨參加政府，但領導權屬於國民黨，而且不能有聯合政府。斯大林表示同意，他說，以國民黨的歷史關係，應該居於領導地位，但是，如果國民黨政府不容納中國共產黨，將難以克服其困難。斯大林聲明，這是為中國利益着想，並非有意袒護任何黨派。
當天的會談持續了三個半小時，從宋子文給蔣介石的電報來看，雙方在東北三省問題上“比較滿意”，但“外蒙問題則成僵局”。
由於宋子文的強硬態度，經過激烈的爭論之後，斯大林未能迫使中方接受他的要求。事後，宋子文告訴哈里曼，中國人民雖然知道中國目前不能對外蒙古行使主權，但是，如果某個政府放棄中國在這個區域的權利，人民是不會擁護它的。事後，宋子文訊問哈里曼，羅斯福過去對這個問題的解釋如何，他請哈里曼立即致電華盛頓詢問美國政府的實際看法。
可是，美國的回答使宋子文有些失望。7月4日，杜魯門通過國務卿貝爾納斯電告哈里曼，美國在目前莫斯科的討論中不願對雅爾塔協定中的任何一點充任解釋者。但哈里曼可以“非正式地”向宋子文說明他的了解：就美國方面來說，雅爾塔協定中關於外蒙古地位所用字句的解釋，沒有任何討論。既無討論，那麼按照大家對這些寫下了的字句公認的意思，就是外蒙古目前事實上和法律上的地位應當保持下去。
