盡管美方仍在回避中美會談的關鍵問題--台灣問題，但它明白這個問題在會談時是無法回避的，並在來華的具體日程中做了安排，表現出積極認真的態度。在這種情況下，中國方麵開始就中美會談的方針進行準備。
5月25日，周恩來召集外交部核心領導成員開會，研究尼克鬆的答複口信。第二天，他又主持中央政治局會議，商討中美會談的方針問題。會後，周恩來親筆起草了《中央政治局關於中美會談的報告》。《報告》回顧了第二次世界大戰以來中美關係演變的過程，估計了同基辛格的預備性會談和尼克鬆的訪問可能出現的各種情況，並擬出相應的對策。《報告》的核心內容，仍舊是台灣問題，即：
美國一切武裝力量和專用軍事設施，應規定限期從中國台灣省和台灣海峽撤走；台灣是中國的領土，解放台灣是中國的內政，外人不容幹涉；中國人民力爭和平解放台灣；中國政府和人民堅決反對進行“兩個中國”或“一中一台”的活動；美國如欲同中國建交，必須承認中華人民共和國是代表中國的唯一合法政府。
29日，毛澤東批準《中央政治局關於中美會談的報告》。同一天，中方向尼克鬆發出口信，歡迎基辛格來北京同中國領導人舉行秘密會晤。6月2日，尼克鬆接到口信後興高采烈，稱：這是第二次世界大戰以來，美國總統所收到的最重要的信件。
從這時候起，周恩來為準備同基辛格會談做了大量工作。他多次約外交部等有關部門負責人開會，討論會談方案，研究分析美方情況，並對禮賓、民航、安全保密等問題做出周到細致的部署。談到這次中美會談的意義時，他說：這是中美交往中斷了20年後第一次重要的高級會晤，這說明了美國封鎖敵視中國政策的完全失敗。為了擺脫被動局麵，美國不得不放下一貫的傲慢架子，跑到北京來與我們會談；不是我們有求於他們，而首先是他們有求於我們。我們應該本著落落大方、以禮相待、不卑不亢的精神做好這次工作。
7月9日中午，尼克鬆總統的國家安全事務助理基辛格一行在中方有關人員陪同下，乘坐巴基斯坦民航公司的飛機秘密抵京。基辛格在北京逗留了48個小時。在這期間，73歲的周恩來同這位48歲的博士舉行了6次總計17小時的會談。雙方著重就台灣問題以及尼克鬆訪華時間等進行磋商。周恩來重申：台灣曆來就是中國的領土，台灣問題是中國的內政，不容外人幹涉；美國必須承認台灣是中國的一個省，必須限期撤走駐台美軍，必須廢除美蔣“共同防禦條約”。基辛格表示：美國承認台灣屬於中國，希望台灣問題和平解決；美國不再與中國為敵，並隨著中美關係的改善逐步減少駐台美軍；美蔣共同防禦條約曆史可以解決。雙方商定尼克鬆總統在1972年5月前訪華，並確定中美之間今後改用巴黎的秘密聯絡渠道。
基辛格在後來的回憶錄裏，談到周恩來在這次會見中給他留下的印象：“他是一個傑出的曆史人物。他精通哲學、熟諳往事，長於曆史分析，足智多謀，談吐機智而有風趣，樣樣都卓越超群。他對於情況的了解，特別是美國的情況，也包括我個人的背景，了如指掌，簡直令人吃驚。他的一言一行幾乎都是有明確目的的。”“簡而言之，我生平所遇到的兩三個給我印象最深刻的人中，周恩來是其中之一。他溫文儒雅，耐心無窮，聰慧過人，機巧敏捷。他在我們討論之際，輕而易舉地就點破了我們新關係的實質，似乎除此之外別無明智的選擇。”“中國和美國在70年代初謀求和解，這是世界環境所決定的。但事情來得這樣快，發展又如此順利，則是由於中國總理的光輝品格和遠見卓識起了不小的作用。”
11日午後，基辛格一行乘機返回巴基斯坦。兩天前還對此行“不摸底、心中惶惶不安”的基辛格，到這時終於鬆了一口氣，認為此次訪華成果“超過了原來的期望，圓滿地完成了所承擔的秘密使命”。
7月15日，中美雙方同時發表關於基辛格訪華公告，宣布尼克鬆訪華的消息。這條不足200字的公告，立刻震動了全世界，成了“本世紀最出人意料的外交新聞之一”。然而，這僅僅是邁出了第一步。中美雙方在台灣這個關鍵性問題上還要有若幹回合的“交鋒”。
（四）新中國恢複聯合國合法席位