苏方在这次谈判中，继续以“出兵攻日”做它的王牌，而以外蒙独立、东北的特殊权益做它的交换条件。所谓的“中苏友好同盟条约”必须在上述问题获得满意的解决以后，才可以成立，苏联才可以出兵。这时离杜鲁门、丘吉尔、斯大林会谈的日期已近，斯大林特别推迟赴德日期，以候中国方面的正式答复。
美英出于本国的利益考虑，极力赞同苏联的条件。在各方面的压力下，蒋介石便向宋子文发出电文说：“中国政府今愿以最大之牺牲与诚意，寻求中苏关系根本之解决，扫除今后一切可能之纠纷与不快，藉获两国彻底之合作，以完成孙总理在日与苏联合作之遗志，中国最大之需要为求领土主权行政之完整，与国内真正之统一，于此有三项问题切盼苏联政府予以充分之同情与援助，并给以具体而有决心之答复。问题如下：
一、东北领土主权及行政之完整……兹为中苏共同利益计，中国准备共同使用旅顺军港，大连辟为自由港，期限均为20年。至旅顺之行政管理权，则应属中国，以期中国在东北之主权行政真正完整。中东及南满两路之干线（合称为中国长春铁路）可与苏联共同经营，利润平均分配。至铁路所有权应属中国，铁路支线及铁路本身以外之事业，均不包括在共同经营范围之内，期限均为20年。
二、……阿尔泰山脉，原属新疆，应仍为新疆之一部。
三、中国共产党有其单独之军事及行政组织，因之，军令政令未能全归统一，深盼苏联只对中央政府予以所有精神上与物质上之援助，苏联政府对中国之一切援助，应以中央政府为限。
四、外蒙问题为中苏两国关系症结之所在，为中苏共同利益与永久和平计，愿于击败日本及上述各项由苏联政府接受之后，准许外蒙独立，为避免将来纠纷起见，拟采取公民投票方式，投票以后中国政府当宜宣布外蒙之独立。关于外蒙区域之范围，应以原疆界中国之地图为准。中国政府深望苏联政府能明了中国政府极大牺牲与诚意，切实谅解，藉以获得两国永久而根本合作。”
正当谈判僵持不下的时候，宋子文接到指令，当场向苏方代表阐述了蒋介石的指令。再次向苏方表明中方立场，说：“割弃领土之痛苦，中国牺牲之重大，无有补偿，无法向国人交待。”
苏方代表见中方有所缓和，立即答道：“关于东北，愿作任何中国所希望之声明，苏联承认中国在满洲之完全主权。关于中国共产党，苏方不予支持，将来亦无支持之意向。苏方援助应给中央政府，以往既系如此。”
然而，这次会谈后东北问题并未因领土主权完整的被承认而得到解决。在此前会谈中，苏联要求铁路经营与旅大特权的期限为40至50年，同盟期间为20年，而蒋介石只答应均为20年。苏联认为太短，要求改为30年，并为国民政府同意。其次双方争论的焦点是铁路管理、旅大管理与旅顺军港附属地之范围等。
关于大连问题，苏联提出享有港湾专用的特殊权利，两国共同管理，盈余均分。国民政府承认第一点，指定若干码头仓库，租予苏联，并给予免除租税之便利；对于第二点，则以已承认领土完整的原则拒绝之。
关于旅顺问题，苏方要求军港由苏联管理，附属区之行政官吏，中国须征得苏联同意方可任命，并要求旅顺附近的缪岛、雷岛不设防。国民政府只允许旅顺军用港共同使用。
铁路的经营，苏联要求设理事会，理事十人，中苏各半。理事长华人，铁路长苏人。但国民政府只允许中东路之理事长为华人，铁路长可由苏人担任，而南满路之理事长应为苏人，铁路长应为华人。
谈判像场拉锯战，一直持续到7月12日的第六次会谈。后因斯大林和他的外长，急着赴德参加三国首脑会议，会谈不得不暂告一段落，双方共同发表了一个公告，宋子文便由莫斯科飞回了重庆。
公告声明：
在过去数日，苏联人民委员会委员长斯大林、外交人民委员会委员长莫洛托夫与中华民国行政院长兼外交部长宋子文氏在莫斯科进行了谈话。以下人员参加了谈话：苏方为外交人民委员会副委员长洛索夫斯基、苏联驻华大使彼得罗夫；华方则为外交部次长胡世泽、中国驻苏联大使傅秉常与蒋经国氏。谈话目的在改进中苏关系。因此，有关双方的重要问题，均曾提出讨论。谈话在友好的气氛下进行，并显示极大之相互谅解。谈话以斯大林及莫洛托夫须离苏参加三国会议，宋子文须返重庆数日而告中断。惟在最近将来，谈话将继续举行。
美、英、苏三国首脑的历时17天的波茨坦会议，于8月2日结束。
宋子文一行重抵莫斯科，谈判继续进行。
不过经过前六次的会谈，双方似乎更冷静了。
这时，斯大林明确表态，不把大连港及相连的铁路划入苏军事区，但也不同意宋子文的意见，把大连置于中国行政管理之下，可向苏方出租部分港区作商业用途。斯大林坚持建立一个双方有同样名额的委员会共同管理大连港和大连市。此外，苏方还提出，在苏占领区，应将包括企业在内的一些日本资产视作苏军的战利品。这些问题，宋子文均予拒绝。
并非拒绝，他要想再听听主子的意见。于是会后又紧急致电蒋介石：“苏方对于大连行政，似将坚持苏方必须参加管理，关于此问题，苏联等拟于必要时为权宜之拒纳，因苏以对日宣战，形势趋紧，不容此事牵延。”
8月11日蒋介石回电道：“大连问题名义上须为自由港，其与海军有关此事准由尔等权宜决定。”关于外蒙古之事，蒋又道，“对于外蒙及其他未决事项，准授权尔等权宜处置。”
有了这副“安心丸”，宋子文心里算有谱了。
天有不测风云。
恰在谈判节骨眼上，国际反法西斯战争发生了戏剧性的变化。8月6日和9日，美国分别在日本广岛、长崎投下了两枚原子弹。这一新式武器具有2万吨TNT的威力，较英11吨“地震式”炸弹的爆炸力多200倍。
白宫的报告说：“此项原子弹的装备，是英美科学家与德国科学家从事此项工作时所共同发明的。”杜鲁门总统说：“我们在此项历史上最大科学赌博中，已耗去20亿美元，终于获胜。新炸弹对破坏工作开辟了一种新的力量，以补充这逐渐增长的对日力量。现正准备迅速而彻底地破坏日本任何城市地面上的每一个生产机构，并将摧毁其所有船坞、工厂及交通。我们将彻底摧毁日本的力量，以获得胜利。”
两颗蘑菇云的烟雾还没消散，斯大林已看出了端倪，急于向日出兵宣战，这无疑对日本是雪上加霜。
一周之后，苏联军队已抢占了大连、旅顺，并牢牢地控制了东北。苏军以迅雷不及掩耳之势，打乱了日本多年布防的东北防线，加速了日军投降的日程。
日本外相在内外遭受双重打击的情况下，8月10日向苏联驻日使馆交上了投降书。
世界性的反法西斯战争的全面胜利，是献给中苏会谈的厚礼。在此基础上，中苏双方在友好的气氛中顺利地签订了《中苏友好同盟条约》、《关于中国长春铁路之协定》、《关于大连之协定》、《关于旅顺之协定》、《关于中苏此次共同对日作战苏联军队进入中国东三省后苏联军总部与中国行政当局关系之协定》。并向世人做了公布。
《中苏友好同盟条约》全文共分八个部分，简摘如下。
一、中苏友好同盟条约。此约签订目的，在求中苏共同对日作战至完全胜利为止，并求防止日本再度侵略。条约中规定，如他日任何一方再被日本攻击，他方即予军事援助。至于缔约国在联合国宪章下所有之权利义务，则不受本约之影响。本约有效期30年。
二、苏联对华三项声明。第一，苏联声明，给予中国以道义的军需的及其他物质上的援助，此项援助完全给予中国中央政府，即国民政府。第二，苏联重申尊重在东三省之完全主权及领土行政之完整。第三，苏联声明，对于新疆问题，苏方无干涉中国内政之意。
三、外蒙问题。中国政府声明，日本战败后，外蒙如依公民投票证实其独立愿望，中国当承认外蒙独立。苏联声明，苏方将尊重外蒙之政治独立与领土完整。
四、关于中东路及南满路问题。中东及南满两路之干线（合称为中国长春铁路）由中苏共同经营，以30年为期，期满无偿归还中国。该路纯为商业性质之运输事业，其路务由中国政府组织。除中苏两国共同对日作战期外，该路不运苏联军队。
五、关于大连问题。中国政府宣布大连为自由港，对各国贸易航运一律开放。大连一切行政权属于中国，惟港务长由苏籍人员担任，开放期定为30年。
六、关于旅顺问题。在中苏旅顺协定有效期间30年内，以旅顺口为中苏共同使用之海军根本地。该地区民政归中国管辖。在该区域内设立中苏军事委员会，以处理有关共同使用等问题。
七、苏军进入东三省后之行政问题。中国政府派遣代表及助理人员在已经收复区内设立行政并指挥之。国民政府并派军事代表团，驻在苏军总司令部，以资联系。
八、苏联军队撤退问题。斯大林声明，在日本投降后三星期内开始撤兵，最多三个月内苏军全部自东三省撤退。
1947年3月1日，宋子文不得不辞去行政院院长一职，并在国民党中执委常委改选中落选。说实在的，宋子文也有一肚子意见。说破了，一切后果都是老蒋反共打内战的结果。