美国通过其驻苏联大使柯克从苏联政府探明马立克，6月23日发表的演说代表的是苏联政府的观点后，指示李奇微于6月30日，在东京时间上午8时，以“联合国军”总司令的名义，通过广播向中国人民志愿军司令员和朝鲜人民军司令官发布了要求举行停战谈判的通知。通知中说：“在接到你们愿意举行会谈的通知后，我将指派我的代表，并提出双方代表会晤的日期。我提议这样的会议在元山港内一艘丹麦的医疗船上举行。”
在李奇微发出广播通知之前，美国驻联合国代表即向苏联外交部通报了即将由李奇微发出的通知的内容，金日成获得这个通知内容后，于6月30日致电毛泽东，认为应通过广播答复李奇微，同意与其代表进行关于停战谈判的会晤，并拟制了答复通知的文稿，要求这个文稿由金日成和彭德怀两人共同签署，如果没有彭德怀的签署，美国人可能会认为这个答复没有任何意义。李奇微的广播通知发出后，同一天，毛泽东致电斯大林，发去了与金日成拟制的答复文稿大致相同的内容，征求意见，并请斯大林将意见直接告金日成并通报毛泽东。7月1日，以朝鲜人民军总司令金日成和中国人民志愿军司令员彭德怀的名义，对李奇微的广播通知作了答复：“我们同意为举行关于停止军事行动和建立和平的谈判而和你的代表会晤。会晤地点，我们建议在三八线上的开城地区。”
此后，志愿军和人民军于7月初组成了停战谈判代表团，志愿军代表为副司令员邓华和参谋长解方，人民军代表为人民军总参谋长南日、情报局局长李相朝、第1军团参谋长张平山，以南日为人民军和志愿军首席代表。尽管这次停战谈判是双方司令官派出代表的军事谈判，但由于双方参战国之多和这场战争本身就是冷战背景下的产物，并且是在战场上力量旗鼓相当的形势下谈判，而志愿军和人民军谈判的主要对手又是推行强权政治、妄图称霸世界的美国军队的代表，这场谈判本身就具有极强的政治性，具有特殊的艰巨性和复杂性。因此，毛泽东和金日成极为重视这场谈判，经过协商，建立了三线谈判班子。第一线班子是由谈判代表团，在谈判桌上与“联合国军”代表团进行面对面的唇枪舌剑；第二线班子是中国外交部副部长兼中央军委情报部部长李克农和外交部国际新闻局局长乔冠华组成的停战谈判前线指挥部，坐镇前方直接指挥，对每日谈判提出方案。并组成了以李克农为书记，邓华、解方、乔冠华等为委员的志愿军谈判代表团党委。李克农直接与毛泽东、周恩来、金日成、彭德怀联系，报告情况，获得有关指示。第三线班子是最高决策层，由毛泽东、周恩来、金日成、斯大林共同协商，并征求彭德怀的意见，确定谈判的总体方案、方针和原则，根据谈判具体进展情况及时发出指示。毛泽东曾建议由斯大林亲自领导，但最高决策层有关对谈判的指示绝大部分以毛泽东名义发出，小部分以周恩来名义发出，最高决策层的具体操作（主要是毛泽东与金日成、斯大林协商有关问题的电报，和给李克农及谈判代表团的指示）都是由周恩来负责。
战场双方经过协商，7月10日，朝鲜人民军和中国人民志愿军代表团（下简称“朝中代表团”）同“联合国军”代表团（下简称“美方代表团”）在开城开始了朝鲜停战谈判。美方参加谈判的首席代表为美远东海军司令特纳·乔埃中将，代表为美远东空军副司令劳伦斯·克雷奇少将、美第8集团军副参谋长亨利·霍治少将、美远东海军副参谋长阿尔林·伯克少将、南朝鲜第1军团军团长白善烨少将。
朝鲜停战谈判局面的出现，是战场上实际较量的结果。美国被迫谋求谈判解决问题，是美国当局承认朝战失败的一种表现。然而，这种承认是不干脆的，是羞羞答答的。美国当局虽然谋求通过谈判实现朝鲜停战，但并不愿公平合理地解决朝鲜问题。正如彭德怀在朝鲜停战实现后的1953年9月所说的：“朝鲜停战谈判是一次史无前例的停战谈判。它既不是帝国主义者征服了别的国家、强迫别国接受投降条件的停战谈判，也不是帝国主义者争夺火并、相持不决，只好以妥协瓜分殖民地谋得短暂和平的停战谈判，而是一个妄图独霸世界的帝国主义者，在侵略战争中遭受到年轻的新兴的人民民主国家的反抗并遏制之后，不得不罢手而勉强接受的停战谈判。很显然，帝国主义者对于这样的谈判是不会心甘情愿地接受的，他无时无刻不在力图翻案。”美方代表团在谈判中无时无刻不表现出侵略者狂傲的姿态，因此，使谈判一开始就举步维艰。
在停战谈判开始前，毛泽东经与金日成、斯大林电报往来协商，于7月5日提出了实现朝鲜停战的6条协议草案，即：
1.1951年×月×日，双方同时发布停火命令，双方在朝鲜的陆海空军停止对对方的敌对行动；
2.双方陆海空军力量从三八线各后撤10英里，在三八线南北各10英里的地区建立非军事区，非军事区的民政恢复到1950年6月25日以前的状态，非军事区三八线以北属朝鲜人民政府管辖，三八线以南属南朝鲜政府管辖；
3.双方停止从朝鲜境外向朝鲜调运武器装备，调动或补充人员；
4.在停止军事行动3个月内，双方分批全部交换战俘；
5.非朝鲜的外国军队（包括中国人民志愿军）在2～3个月内分批全部撤出朝鲜；
6.南北朝鲜难民在4个月内应返回原居住区。
根据这6条方案，李克农拟制了南日和邓华准备在第一次谈判会议上的发言稿，经金日成审改后，7月10日，朝中代表团由首席代表南日在谈判第一次会议上的发言中，提出了其内容与上述6条方案大体相同的3项建议，即：
第一，在互相协议的基础上，双方同时下令停止敌对军事行动，陆军停止对对方的攻击、袭击与侦察；海军停止对对方的轰击、封锁与侦察；双方空军停止对对方的轰炸与侦察。显然，双方停火，不但可以减少生命财产的损失，而且是扑灭朝鲜境内战火的第一步。
第二，确定三八线为军事分界线，双方武装部队应同时撤离三八线10公里，并于一定时限内完成之。以双方撤离的地区为非军事地带，双方皆不驻扎武装部队或进行任何军事行动。这里的民政，恢复到1950年6月25日以前的原状。与此同时，立即进行关于交换俘虏的商谈，使各国俘虏早日还乡与家人团聚。
第三，应在尽可能短的时间内撤退一切外国军队，外国军队撤退了，朝鲜战争的停止与朝鲜问题的和平解决，便有了基本的保证。
中国人民志愿军代表邓华发言完全支持南日提出的3项建议，指出：“在朝鲜作战的双方停火、确定三八线为双方军事分界线及撤退一切外国军队，是符合朝鲜人民、中国人民以及世界人民的愿望和要求的。我们认为朝鲜人民军的代表所提出的三项建议，是停止朝鲜战争及和平解决朝鲜问题的前提与基础。”
美国当局对李奇微在战场上的谈判作了严格限制，要求李奇微要小心，不要涉及政治，不仅不要提到台湾的意向以及共产党中国在联合国的席位问题，而且也不要提到三八线，这些问题需在政治谈判时才能加以考虑。因此，在南日、邓华发言后，美方首席代表乔埃在谈判会上反复声明，此次谈判会议只讨论与朝鲜有关的军事问题，不讨论政治问题和经济问题，也不讨论与朝鲜无关的军事问题，并说朝中方面的3项建议含有政治问题，但未具体指出。同时提出首先通过谈判的议程，并提出了他们事先准备好的9条议程方案，即：
1.通过议程；
2.战俘营的地点和红十字国际委员会访问战俘营的权利；
3.谈判仅限于与朝鲜有关的军事问题；
4.在足以保证在朝鲜不再发生敌对军事行动的条件下，停止朝鲜的军事行动；
5.对横贯朝鲜的非军事区达成协议；
6.军事停战委员会的组成、权力与职司；
7.协议在停战委员会下设立军事观察小组，并在朝鲜视察的原则；
8.军事观察小组的职司；
9.关于战俘的安排。
朝中代表团认为美方所提9条议程方案，其第1条是个程序问题，第2条不属本次谈判讨论的范围，第3条没有实际意义，第4～9条是要讨论的内容，这已包括在朝中方面所提的3项建议中，但美方既未提三八线问题，也未提撤军问题。朝中代表团研究后，针对美方方案在南日所提3项建议的基础上，提出了包括5条内容的议程方案，即：
1.通过议程；
2.作为在朝鲜停止敌对行动的基本条件，以三八线为双方军事分界线并建立非军事区问题；
3.从朝鲜境内撤出一切外国军队问题；
4.在朝鲜境内停火与休战的具体安排问题；
5.关于停战后战争俘虏的安排问题。
李克农将这5条议程方案的内容于当天中午电告毛泽东、金日成和彭德怀。朝中代表团于当日下午的谈判会上指出美方方案的混乱和主次不分后，提出了上述5条议程方案。
在随后关于议程问题的讨论中，美方代表团对他们自己所提的9条方案稍作辩解即改为4条。根据美国当局不讨论三八线的问题，也不讨论撤退外国军队的问题的既定方针，美方代表团以在议程问题上只提出一般性的问题，而不讨论具体的分界线，和撤退外国军队问题属政治问题为借口，坚决拒绝将撤出外国军队问题列入议程和在议程中出现三八线的字样。
毛泽东、周恩来和金日成均认为，以三八线为界实现朝鲜停战，是这次谈判要解决的根本问题，但可以在议程中不出现三八线的字样，而留待具体讨论军事分界线问题时再提，如果能够解决三八线的问题，那么，撤出外国军队的问题，可留待朝鲜停战后作为解决朝鲜和远东问题的第二步去解决。并于7月14日征得了斯大林的同意。
7月15日，以毛泽东名义发出由周恩来起草的致李克农并告金日成、彭德怀的电报指出：我方已在谈判中掌握了主动，再经过几次试探和争论后，就可提出我方新的5项议程方案（主要变化是不出现三八线字样），但必须在对方同意将一切外国军队撤出朝鲜列入议程的基础上，我方才同意对其他议程再加斟酌。16日，彭德怀在致李克农、邓华、解方并告毛泽东和金日成的电报中指出：“和谈中最基本的原则问题，是限期撤出朝鲜境内的一切外国军队；其次是以三八线为界，恢复一九五零年六月二十五日前的状态。我方坚持基本原则问题是‘名正言顺，理直气壮’的，坚持一切外国军队撤出朝鲜是有理的；以三八线为界是有节的；争取提早结束战争，与朝、中两国人民是有利的。但和谈并不一定是顺利的，可能遇着很多困难，甚至曲折过程，可能还需要经过严重的军事斗争。不管在谈判中有多少困难，坚持和蔼的说理态度，使破裂责任归之于对方。”
据此，在16日的谈判会上，朝中代表团同意在议程中只原则提出确定军事分界线以建立非军事区问题，留待具体讨论军事分界线时再提出以三八线为军事分界线，而将发言重点放在撤退外国军队问题上。但美方在谈判中对撤出外国军队问题毫不退让，使议程问题的谈判陷入僵局。
7月20日，李克农将谈判情况电告毛泽东、金日成和彭德怀，并认为：从美方代表在前几次会议上的发言和19日艾奇逊声明说美国军队不撤出朝鲜的情况看，美方对从朝鲜撤出外国军队问题上作出让步的可能性不大。毛泽东和周恩来认为，从凯南与马立克的会谈，及停战谈判中美方的态度和整个远东局势看，“敌人只打算在朝鲜就地停战，避免在战争中继续损伤和拖延不决，至于其他一切问题包括从朝鲜撤出问题在内，敌人是打算继续目前紧张状况。”我们同意谈判在三八线停止军事行动，主要原因在于“我们的武装力量在今天只能将敌人赶出北朝鲜，却不能将敌人赶出南朝鲜。战争拖久了，可以给敌人以更大的消耗，但亦将给我们在财政上以很大危机，而国防建设亦将难于增长。设使再拖一个时期，假定半年至八个月，即可将敌人赶出南朝鲜，我们仍愿付出这个会有危机的代价，但现在我们看不出这种可能”。如果现在谈判破裂，我们再打几个月，我们有能力将敌人全部打到三八线以南，那时再谈，敌人仍可能拒绝从朝鲜撤出外国军队，如果谈判再破裂，战争的结束就更要长期拖延了。本来毛泽东、金日成已考虑将撤出外国军队问题留待朝鲜停战后去解决，这样，“与其将来为撤兵问题而进行难以得到结果的长期战，不如不以撤兵为停战谈判必须立即解决的条件，而照马立克同志所说以三八线撤兵停战为和平解决朝鲜问题的第一步，将从朝鲜撤兵问题保留到停战后去讨论。”于20日当天，周恩来起草发出了毛泽东给斯大林的电报，将上述考虑征求斯大林的意见。次日，斯大林回电，赞成中国的观点，并指出：在谈判中你们可以利用撤兵问题，一方面显示你们热爱和平，另一方面揭露敌方不想加快和平进程。22日，毛泽东致电征求了金日成的意见。金日成也表示同意。
23日，毛泽东指示李克农并告金日成、彭德怀：“此次停战谈判，仍应以争取从三八线上撤兵停战为中心，来实现和平解决朝鲜问题的第一步，至于从朝鲜撤退外国军队问题，可以同意留待停战后的另一个会议去解决而不将其列入此次会议的议程之内。”并指示，由代表团在谈判会议上发表声明，“说明我们坚持为保证在朝鲜不再发生敌对的军事行动而主张撤退一切外国军队及其与停战不能分开的道理，可是经过八次会议的协商，都得不到对方对这一问题的重视和同意，实在是万分遗憾。现在我方为求得早日达成停战协议，以实现世界爱好和平人民的初步愿望，并为各国参战士兵打开回家的道路，我们愿同意不将讨论撤退外国军队问题列入此次会议的议程之内，但我们提议在已协议的四项议程外，加入第五项‘其他有关停战问题’”，请李克农拟好声明，电告北京。
因当时朝鲜暴发洪水将板门店桥梁冲毁，谈判休会3天。朝中代表团于25日的谈判会议上发表了声明，同意不将撤出外国军队问题列入谈判议程，但增加议程第5条，即“向双方有关各国政府建议事项”。这样美方再无法反对。经过朝中方面的努力，历时半个月，谈判双方遂于7月26日达成了关于议程的协议：
1.通过议程；
2.确定军事分界线以建立非军事区；
3.实现停火休战的具体安排；
4.关于俘虏的安排；
5.向双方有关各国政府建议事项。