在國慶晚宴上，周恩來致詞說：“感謝偉大的蘇聯人民，我們的偉大盟國蘇聯給了我們慷慨無私的援助，這是我們的事業能取得勝利的重要因素。中國共產黨是我們國家的領導核心，把中國建設成為一個沒有剝削和貧困的社會主義國家，是擺在我們麵前的偉大的任務。在建設社會主義的道路上有許多艱巨複雜的鬥爭。我們必須牢牢靠團結的力量來戰勝敵人和克服困難。”
接著，赫魯曉夫在致詞中說：“蘇聯政府根據中華人民共和國政府的請求，為實現中國的經濟建設計劃，給予了廣泛的援助。”他宣布在1959年年底以前，蘇聯將參加中國141個大工業企業的建設和改建工作。
晚宴氣氛祥和熱烈，大家頻頻為中蘇友誼而舉杯，大廳裏回蕩著“莫斯科——北京”的歌聲。
10月3日，在中南海頤年堂舉行了中蘇兩國最高級別會談。中方參加會談的有毛澤東、朱德、劉少奇、周恩來、陳雲、彭德懷、鄧小平、鄧子恢、李富春等人；蘇方有赫魯曉夫、布爾加寧、米高揚等人。翻譯是中國的師哲和蘇聯的費德林，師哲負責俄譯中，費德林負責中譯俄。
赫魯曉夫介紹了蘇聯的國內經濟建設情況，毛澤東隨後也向赫魯曉夫介紹了中國的建設情況、中心工作、取得的成績和存在的不足，以及今後的打算等等。
赫魯曉夫等師哲將最後幾句話翻譯完後，主動將話題轉到了蘇聯對華援助上，他大方地對毛澤東表示：要將以往蘇聯在雙邊關係中非正常占有的一些權利歸還給中國。中蘇雙方可以簽署蘇軍從旅順口海軍基地撤退，並將該地區的設備無償移交中國政府、將4個中蘇股份公司中的蘇聯股份移交給中國的協定；為中國提供5億2千萬（舊）盧布的長期貸款；幫助中國新建15項工業企業和擴大原有141項企業設備的供應範圍等7個文件。
赫魯曉夫具體談了蘇軍撤出旅順港和大連港的問題，他說：“我們想從旅順港和大連撤軍，除了剛剛安裝的十分昂貴的海岸炮群以外，把我們在那兒的一切設施全都移交給中國。”
毛澤東直截了當地表示了反對，說：“我以為蘇聯軍隊在這個時候從旅順港和大連港撤走是不合適的。美國人可能會利用你們的這一行動向中國發起進攻！”
赫魯曉夫回答：“毛澤東同誌，我們可以懷疑、估猜美國人會做出這樣的事來，但是，這個，當然，我們不能向你們擔保，但至少他們現在不敢輕舉妄動，因為美國剛剛結束侵略朝鮮的戰爭，美國現在確實還在推行侵略政策，但他也得掂量掂量蘇聯太平洋海軍的力量。如果我們的部隊從旅順港撤走的話，這些部隊會調派駐紮在離這裏不遠的符拉迪沃斯克的，也就是海參崴，這與我們的撤軍是同時進行的，我們在遠東會保持相當的海陸空軍事力量，所以，假如你們遭到了敵對性的攻擊，我們當然會前來馳援。”
毛澤東想了想，說：“如果你們認為現在撤走合適，我們就不阻攔了。”
這時，在一邊久不說話的周恩來濃眉一揚，雙眼炯炯地看著赫魯曉夫，說：“中國希望蘇軍在撤退時，不僅將基地的設備留下來，而且把炮兵武器也留下來。”
赫魯曉夫說：“這個問題我剛才已經表明過了，所有的設備都可以無償地交給你們，我們同意將炮兵的重武器留給你們，但這些設備是嶄新的，是最先進的，你們得付錢。”
周恩來看看毛澤東，隻見毛澤東有意味地吐出一口煙，閃過一絲笑，周恩來說：“我們還是想無償得到這批武器。”
赫魯曉夫搖搖頭，回答說，“這是非常昂貴的武器，我們可以按照最低價格賣給你們。我們希望，這批武器能夠按照我們建議的條件進行移交。毛澤東同誌，中共領導同誌，我們還沒有從二次世界大戰的慘重損失中恢複過來，我們的元氣有待恢複，我們的經濟已經遭到了最為嚴重的破壞，人民生活非常困難，但我們還是做出了大手筆支援你們建設的決定，因此，我們請你們不要堅持自己的觀點，並同意我們的意見，請正確地理解我們吧！”
周恩來聽完翻譯的話，沒有再堅持。
赫魯曉夫接著又把話題轉回到經濟建設上，主動問毛澤東：“在建設國家方麵，你們對我們還有什麼要求嗎？”
毛澤東也不客氣了：“關於這方麵的事，雙方的專家們天天在接觸和交談、討論。他們相互協作，交換意見，協商解決問題，事情是能辦通的，我相信，在赫魯曉夫同誌的大力支持下，在蘇聯同誌的幫助下，我們一定能夠得到快速的發展。”
其實，毛澤東早就有一個想法，就是要借助蘇聯的技術力量，在短期內發展中國自己的核武器，隻有這樣，中國的大國地位才會有支撐和得到保證，這才是抵抗美帝國主義核威懾的最好盾牌。毛澤東看看周恩來，周恩來立即意會，對赫魯曉夫說：“我們有需要啊，我們需要一個大的真家夥！”說著，比劃著做了一個瓜的樣子的手勢。
“什麼大的真家夥？”赫魯曉夫不免有點迷惑，看看周恩來，周恩來笑而不語，他又看著悠然地抽著煙的毛澤東，毛澤東笑笑，彈彈煙灰，輕鬆地說：“我們對原子能、核武器感興趣。今天想同你商量，希望你們在這方麵對我們有所幫助，給我們大力支持，使我們有所建樹，擁有自己的……”毛澤東比劃著原子彈騰空升起爆炸的動作，其他中國領導人相視著大笑起來。當翻譯把這番話全部翻譯出來後，赫魯曉夫愣了半晌，呆在那兒。
赫魯曉夫在所有援助中國的計劃中，從來就沒有想到這種安排。過了好一會兒，他才反應過來，赫魯曉夫看著興致勃勃的毛澤東和中共領導人，又看看自己的人，心中直叫苦。
赫魯曉夫撓撓頭，嘿嘿一笑，直率地說：“你們中國百廢待興，經濟建設是迫在眉睫的事，搞那個東西太費錢了！我們這個社會主義大家庭有我們提供核保護傘就行了，不需大家都來各搞各的。隻要有蘇聯的核力量在，誰也不敢往蘇聯的盟友頭上扔原子彈，朝鮮戰爭已經證明了這點。毛澤東同誌，原子彈那玩意兒，還是不要搞為好，搞那東西既費錢費力，又不能吃，不能用，生產出來還得儲藏起來，不久又過時了，還得重造，太浪費了！軍備競賽是耗死人的事，你們千萬別陷到這個泥淖中來。目前你們還是集中力量埋頭搞和平建設。”