卡特上台之後，將美蘇第二階段限製戰略武器會談列為優先日程。1979年6月18日，美蘇雙方最終簽署了《第二階段限製進攻性戰略武器條約》（SALT II）。該條約由序言、一項有效期到1985年12月31日為止的條約正文、一項指導下一階段談判的《原則聲明》以及若幹附件組成。條約的基本內容包括：（1）雙方戰略武器總數的最高限額是2400件，從1981年初開始進行削減，到1981年年底下降到2250件；（2）雙方的分導式多彈頭導彈運載工具以及可以攜帶射程在600公裏以上的巡航導彈的戰略轟炸機的總數不得超過1320件；（3）在這個限額內，雙方分導式多彈頭陸基和潛射彈道導彈的總數不超過1200件；（4）重型洲際導彈限定為308件；（5）在上述限額內美蘇兩國隻能研製和部署一種新型戰略武器；（6）每枚分導式多彈頭陸基導彈所攜帶的核彈頭不得超過10個，海基導彈不得超過14個；（7）陸基和海基巡航導彈的射程限製在600公裏以內。此外，條約還對導彈的發射量和投射量也作出了規定。蘇聯則聲明“逆火式”（Bearer-H）戰略轟炸機的年產量不超過30架。
雖然進入80年代後，由於美蘇關係圍繞阿富汗問題出現了一係列新的緊張，第二階段條約在美國國會沒有得到批準，但裏根政府也依然主張美蘇雙方都應該遵守（第二階段限製進攻性戰略武器條約》的實際約束。
80年代，美蘇圍繞著歐洲中程導彈問題的談判正式開始於7981年11月30日。隨後不久，1982年6月29日開始，美蘇削減戰略武器會談也在日內瓦開始舉行。1983年3月，裏根政府提出“星球大戰計劃”後，因為遭到蘇聯的強烈反對，美蘇削減戰略武器會談和歐洲中程導彈談判於1984年1月雙雙破裂。在僵持了近1年之久後，1985年3月在日內瓦重新開始。最後，由於蘇聯政策的不斷調整，1987年12月8日，美蘇雙方領導人在華盛頓簽署了《美蘇銷毀中程和短程核導彈條約》（the Immediate-Range Nuclear Force Treaty，INF，中文簡稱《中導條約》）。條約規定：雙方在3年內全部銷毀各自射程在500-5000公裏的陸基核導彈。美國將銷毀導彈859枚，其中潘興Ⅱ和陸基巡航導彈689枚（包括已經在歐洲部署的429枚），播興IA導彈170枚（尚未部署）；蘇聯將銷毀導彈2162枚，其中分導式、多彈頭的SS-20導彈410枚，單彈頭的SS-20和SS-4導彈826枚，SS-12和S-23導彈926枚。條約還規定了嚴格的核查措施：在3年的銷毀期內，各方每年可對對方進行20 次現場檢查；在隨後的5年內，每年15次；在最後的5年內，每年10次。在現場檢查時，雙方4以互派檢查人員常駐生產導彈的工廠和設施，並有權進行舞擊性檢查。
1987年12月的關蘇中導條約是美蘇二戰後核軍備競賽的一個轉折點。雖然所銷毀的中、短程核導彈的彈頭數量，在美蘇核武庫中隻占總數的4%左右，卻是兩國80年代中後期以來走向新的緩和高峰的標誌。該條約的簽署，為兩國在核武器領域內的戰略對峙走向戰略緩和拉開了序幕。東西方首先在核軍備方麵吹響了結束冷戰的衝鋒號。
盡管美蘇自60年代以來在雙邊核軍控領域獲得了一定進展，但是，通過談判所簽署的協議是有限的；美蘇戰略核力量的發展沒有愛到實質性的影響。這些條約隻是在“兩極體製”的架構內穩定了美蘇之間的核競爭，也穩定了雙方戰略核武器的對峙格局。雙方通過談判所建立的一些機製，如設立華盛頓與莫斯科之間的電話熱線，為減少一場偶發性戰爭所擬訂的其他各種條款都是有益的。從1945年美國成功研製出原子彈到1996年聯合國大會通過《全麵禁止核試驗條約》的這51年間，全世界共進行了2046次核武器爆炸試驗。幾乎是平均每9天世界上就進行一次核試驗。美國無疑是世界進行核武器爆炸試驗最多的國家。幾乎是平均每17天，美國就要進行一次核試驗。[17]正如哈羅德·布朗所指出的，冷戰期間美蘇所達成的軍控協定，“沒有一項否定了美國增強軍事力最的必要性，也沒有一項（反彈道導彈條約是例處）使原定的增強軍事力量計劃作了很大改變”[18]。
“START Ⅰ”和“START Ⅱ”
美蘇（俄）兩國大規模的核裁軍出現在冷戰後。隨著冷戰的結束，國際軍控事業所麵臨的基本任務和冷戰時代已經有了相當大的不同。由於美蘇兩大軍事集團全球戰略對抗的瓦解和東西方之間軍事敵對狀態的結束，核大國之間進攻性戰略核力量的大規模發展已經失去了以往大部分的政治、軍事和戰略依據。1989年6月19日，美蘇開始了第11輪削減戰略核武器會談。在美蘇結束冷戰努力的推動下，1990年6月1日，美蘇兩國首腦發表了《關於削減戰略武器的聯合聲明》，宣布兩國已就削減戰略武器條約的主要條款取得了一致，並達成了一個框架性協議。1991年7月31日，美國總統布什和蘇聯總統戈爾巴喬夫在莫斯科簽署了《削減進攻性戰略武器條約》，即《美蘇第一階段削減戰略武器條約》（Strategic Arms Reduction Treaty，START Ⅰ）。條約的重要內容是：
（1）美蘇兩國所擁有的戰略核武器運載工具（包括洲際導彈、潛射導彈和遠程戰略轟炸機）總數，各自為1600件。蘇聯所擁有的SS-18重型洲際導彈不超過154枚。
（2）美蘇所擁有的戰略核彈頭總數各自削減到6000枚。其中，洲際和潛射導彈所攜帶的核彈頭總數不超過4900枚，重型洲際彈道導彈所攜帶的核彈頭不超過1540枚，機動洲際導彈所攜帶的核彈頭不超過1100枚。
（3）美蘇所擁有的洲際彈道導彈和潛射彈道導彈的總投擲重量，各自削減到蘇聯現有水平的50%。
（4）不攜帶遠程空地核巡航導彈的重型轟炸機，每架算作一件戰略運載工具，其所攜帶的核炸彈和短程攻擊核導彈算作一個戰略核彈頭。
（5）凡射程超過600公裏的空地巡航導彈列為遠程空地巡航導彈。攜帶此類巡航導彈的重型轟炸機每架算作一件戰略運載工具。美國可擁有此類轟炸機的總數不超過150架，蘇聯不超180架。美國轟炸機每架可實際攜帶遠程空地巡航導彈的數量不超過20枚，但按照條約的計算規則隻算作110個戰略核彈頭。蘇聯每架轟炸機可實際攜帶的數量不得超過16枚，但隻算作8個戰略核彈頭。
（6）明確規定了條約執行過程中的相互核查機製，包括：為了確定基本數據而進行的現場核查，就武器係統的改裝和銷毀進行現場核查，對洲際彈道導彈的生產設施的周圍和出入口進行連續不斷的監控，對戰略核武器和再人飛行器等有關設施進行突擊核查，按雙方同意的程序對“可疑地點”實施核查，建立聯合監察委員會，監督條約的執行情況，解決雙方可能出現的爭執。
（7）采取分階段裁判原則，在條約生效後7年內分三個階段進行裁判，每個階段均有商定的限額，以保持雙方戰略核力量的平衡。
按照條款規定，美蘇第一階段削減戰略武器條約將美蘇各自擁有的戰略核武器儲備削減30%—40%。1994年12月，該條約正式生效。美國在1992—1998年間，為俄羅斯提供了大約4.3億美元的核武器銷毀和處理費用。到1997年，美國和俄羅斯所擁有的核彈頭總數已經從1990年時期的9600枚，下降到了7000枚和6800枚左右。[19]到條約全部執行之後，美俄的核力量將減少30%。從這個意義上來說，第一階段美蘇削減戰略武器條約是自1987年12月中導條約之後美蘇在核裁軍方麵邁出的重大步伐。在二戰後的曆史上，第一次真正實現了大幅度削減戰略核武器的國際社會的共同心願。在條約簽署後不久，美俄雙方又在1991年9—10月分別宣布削減各自所擁有的戰術核武器。
1992年初，美俄又相繼通過談判製定出了第二階段削減戰略武器條約的框架。美國總統布什和俄羅斯總統葉利欽於1992年1月28日和29日相繼提出了新的裁軍倡議，主張在第一階段削減戰略武器條約的基礎上進一步裁減美俄兩國的核武器。1992年6月16日，美俄兩國總統在華盛頓會晤，達成了進一步削減戰略核武器的諒解協議。該協議規定，美俄雙方決定在2003年之前，將各自擁有的戰略核彈頭削減到3000—3500枚。兩國總統還決定為實現該諒解備忘錄的精神簽訂一份和約。1993年1月3日，美俄兩國總統在莫斯科簽署了《進一步削減戰略武器條約》，即《第二階段削減戰略武器條約》（英文縮寫為START Ⅱ）。該條約的主要內容是：
（1）對美俄所擁有的核武庫分兩個階段進行總額削減：第一階段是從條約生效起的7年內，雙方將部署的洲際彈道導彈、潛射導彈和重型轟炸機三者所攜帶的核彈頭的總數各自削減到3800—4250枚。第二階段，即到2003年1月1日以前，雙方將上述各類核彈頭總數削減到3000—3500枚。
（2）削減戰略彈道導彈：美俄雙方將各自銷毀包括重型洲際彈道導彈在內的全部陸基多彈頭、分導式洲際導彈；各自將潛射彈道導彈的彈頭削減1700—1750枚；銷毀包括試驗和訓練用的所有重型洲際導彈發射井；從2003年1月1日起，雙方不得生產、擁有、試驗和部署多彈頭洲際導彈。
（3）關於重型轟炸機的限製：規定雙方部署的機載核武器數目按照實際載彈數計算，每方不得超過750—1250枚。
在1993年1月美俄簽署第二階段削減戰略武器條約之後，由於俄羅斯在一定程度上調整了對美國和北約的政策，為了保持俄羅斯的大國實力，減緩整個國力下滑的趨勢，俄羅斯國家杜馬一直反對批準該條約。但美俄有關削減戰略核武器的合作一直在繼續。1994年1月，美俄首腦舉行莫斯科會晤，與當時的烏克蘭總統克拉夫丘克達成了一份三邊協議，為削減烏克蘭擁有的核武器鋪平了道路。1994年9月，葉利欽與克林頓在華盛頓舉行首腦會談，決定加速START Ⅱ的執行進程。1996年1月，美國國會通過了《美俄第二階段削減戰略武器條約》，但由於俄羅斯國家杜馬中占據多數的俄共的反對，該條約在俄羅斯長期沒有得到批淮。葉利欽總統和俄羅斯曆屆政府都不斷推動條約的批準，並以此作為發展與西方關係的一項重要工作。
1997年3月，葉利欽和克林頓在赫爾辛基的首腦會晤是美俄核裁軍進程中的又一曆史性事件。這次首腦會晤簽訂了《美俄第二階段削減戰略武器條約議定書》，宣布兩國決定將START Ⅱ的執行完成時間，從2003年1月31日推遲到2007年12月；雙方同意在俄羅斯杜馬批準第二階段削減戰略武器條約後，立即展開第三階段削減戰略武器會談。同時，美俄兩國還初步達成了在2007年12月31日，即第二階段條約完成時間之前進一步將雙方的核彈頭削減到2500—2000枚之間的共識。同意第三階段條約將在2003年年底之前銷毀各自擁有的全部多彈頭、分導式洲際導彈，包括美蘇原來都引以為“王牌武器”靜MX機動洲際導彈和SS-18和SS-24洲際導彈。[20]美國一直希望推動俄羅斯與美國進行第三階段削減戰略武器會談，這也符合俄羅斯的基本利益。美俄在核裁軍領域內的合作在整個90年代一直保持著發展的勢頭。2000年4月14日，俄羅斯國家杜馬終於批準了《美俄第二階段削減戰略武器條約》，美俄之間的第三階段削減戰略核武器將從建議階段轉向實質性談判階段。