經中方反複做工作，第二輪六方會談於2月25日至28日在北京舉行。經反複磨合，各方對彼此的基本立場都比較了解。會前各方進行了密集的穿梭外交，出現了一些初步的良性互動。比如美國表示願意考慮給予朝書麵安全保障，朝鮮表示願意考慮。朝鮮提出了核凍結的新建議，美國給予了積極評價。這些都為本次會談開展建設性和實質性磋商創造了條件。人們感到，各方代表少了一些刻板，多了一些笑容，談話態度平和，對會談的評價比較樂觀。這次會談將啟動實質性的討論，標誌著和平解決朝核問題進入了一個新的重要階段。與第一次六方會談相比，第二次六方會談已經顯示出不少新的特點。會談取得了某些可貴的進展：即成功推進了實質問題的討論；明確了采取協調一致步驟解決問題的方式；發表了啟動和談進程以來的首份文件，即會議主席聲明；確定了第三輪會談地點和時間；同意建立工作組，推進會談機製化等。
第三輪六方會談於6月23曰26日舉行。此輪會談開幕前，會議主席、中國代表團團長王毅概括了中方與會的十六字方針，即：“堅定目標、鞏固成果、積極斡旋、穩步推進”。這次會談是務實、積極和建設性的，達成了一係列新的共識，向無核化目標邁出了新的步伐。既定目標均已實現，各方麵都表示滿意，這是一次十分成功的會談。第三輪會談各方都帶了高層批準的較詳盡的方案，“家庭作業”十分充分，手裏有“貨”，團長們臉上因此多了一些自信和坦然。新方案的出台，提供了不少新設想、新思路，為會談增加了動力。會談中，針鋒相對、全盤否定的情況沒有出現，各方對他方的方案采取了尊重、包容和建設性的態度，給予了初步積極的回應。
以往會談中，朝美雙邊會晤問題高度敏感，而現在雙方已能夠自然、自主地實現接觸。在第三輪會談前，東北亞形勢出現了一些積極的動向。朝鮮領導人金正日對中國進行了成功訪問。日本首相小泉純一郎兩次訪朝，兩國在綁架人質問題上的僵局解凍。朝韓各層次接觸頻繁，還舉行了史無前例的將軍級會談，搞了海上信任措施合作。韓國總統盧武鉉重登總統寶座，主張南北和解的力量取得壓倒性優勢。美國國內選舉是最大的政治，解決伊拉克問題是緊迫的挑戰，因此穩定壓倒一切，不希望東亞和朝鮮半島再出亂子。當然，六方會談從來都充滿懸念、起伏不定、難以預測。