几天后，彼得罗夫向蒋介石提出了中苏在谈判中需要解决的有关问题：大连、旅顺；满洲铁路；外蒙古；千岛群岛和库页岛等。彼得罗夫告诉蒋介石，中国只有同意解决上述问题，苏联才会同中国谈判，签订友好条约。
6月17日，宋子文从旧金山回到重庆。见到蒋介石后，宋子文报告了他同杜鲁门的会谈情况。宋子文气愤地说：“杜鲁门只向我透露了《雅尔塔协定》的内容，除此以外，什么也没说。”
听了宋子文的话，蒋介石说道：“看来，不能指望美国人了，我打算派你到莫斯科去，同斯大林签订一项条约。”
6月30日下午3时，宋子文携带蒋介石写给斯大林的亲笔信，与外交部副部长胡世泽、满洲事务专家沈鸿烈、钱昌照、蒋经国、张福运、卜道明、刘泽荣，乘坐一架美国飞机从重庆飞抵莫斯科。在机场，宋子文一行受到莫洛托夫、彼得罗夫以及其他部长的热烈欢迎。
当天晚上6时30分，双方举行了初步会谈。这是一次简短的会谈，整个谈话只用了15分钟时间。苏方参加会谈的有：斯大林、莫洛托夫、副外交人民委员洛索夫斯基、彼得罗夫和翻译巴甫洛夫。中方参加会谈的有：宋子文、蒋经国、胡世泽、中国驻苏大使傅秉章。
宋子文向斯大林递交了蒋介石的亲笔信，并表示：“孙中山先生留下遗嘱，中国革命欲要成功，必须联合苏联共同奋斗。因此，我希望会谈能为中苏之间建立友好、紧密和长期的合作关系打下基础。”
斯大林回答说：“从前沙俄政府企图瓜分中国，现在，在俄国掌权的是尊重中国领土完整和主权的新人。我相信，双方一定能够互相理解，达成一致。”
根据斯大林的习惯，谈判大都安排在晚上进行。7月2日，莫斯科时间晚上8时，中苏双方举行第二次会谈。
会议大厅里，灯火通明，显得威严而又肃穆。双方代表陆续进场，大家就座后，斯大林却站了起来，他今晚的态度并不友好，摆开一副盛气凌人的架势，且表情粗鲁。
斯大林把厚厚一叠文件往宋子文面前一推，“你知道这个吗？如果你看过，就请发表自己的意见，但要在罗斯福总统签字的文件基础上进行。”
宋子文低头扫了一下文件，原来是《雅尔塔协定》。上面，斯大林、罗斯福和丘吉尔的签字清晰可见。
“当然知道，杜鲁门总统告诉过我，赫尔利先生已于6月15日将协定全文转交给了蒋总统。我这次到莫斯科来，准备就这些问题进行讨论。”
说完后，身为四大国之一的外交部长，宋子文似乎料到了斯大林会来这么一手，也就毫不客气地拿出5月28日斯大林与美国总统特别顾问霍普金斯会谈的备忘录，交给斯大林，不卑不亢地说道：“这份备忘录是杜鲁门总统亲自交给中国政府的。”
