周恩来随后于8月访苏，并与斯大林举行了多次会谈。中途赶来的金日成、朴宪永和彭德怀参加了后期会谈。除了讨论中国经济建设的问题外，会谈的重点在于确定以后战争的方针。周恩来介绍了战场上中朝力量的情况，认为“现在我们有足够的把握，可以进行更长时间的作战，并且因为建立了坚固的坑道工事，也经得住轰炸”。关于战俘问题，斯大林首先指出，美国人想按自己的主张解决战俘问题，而根据国际法，交战各方必须遣返除罪犯以外的所有战俘。斯大林问，毛泽东对战俘问题是怎样考虑的：是让步还是坚持自己的主张。周恩来简要地介绍了在这个问题上中朝之间存在的分歧，并表达了毛泽东“必须坚持遣返全部战俘”的看法。周恩来说：“朝鲜人以为，继续打下去不利，因为每天的损失要超过在遣返上有争议的战俘人数，而停战对美国不利。毛泽东则认为，战争打下去对我们有利，因为这打乱了美国对第三次世界大战的准备。”斯大林当即肯定说：“毛泽东是对的。这场战争伤了美国的元气。北朝鲜人除了在战争中遭到牺牲以外，并没有输掉任何东西。美国意识到，这场战争对他们是不利的，必须结束它，特别是当他们知道仍有我军驻在中国以后。需要的是毅力和耐心。”斯大林还提出了一个更能触动中国领导人神经的问题，他提醒周恩来说：“对美国必须强硬。中国同志必须了解，如果美国不输掉这场战争，那么中国永远也收复不了台湾。”关于解决战俘问题的具体方法，周恩来谈到，如果美国人做出某些让步，那么可以按以下方案之一继续谈判，第一，在美国仍然坚持遣返部分战俘的情况下，宣布扣留同样比例的美韩战俘；第二，战俘问题交给中立国（如印度）进行调解；第三，先签订停战协定，战俘问题留待以后解决。在交谈中，斯大林倾向第一方案，而周恩来重点谈的是第二方案。

不过，他们一致赞同的前提是首先坚持全部遣返战俘，并要美国先行表示让步，而不能在美国的恐吓面前退缩。

对于平壤的说服工作，自然还要莫斯科出面。在9月4日与金日成会谈时，斯大林问到，朝中之间在谈判问题上是否存在某种分歧。金日成回答：“我们之间不存在原则上的分歧。

我们同意中国同志提出的那些方案。但是，由于朝鲜人民目前处于的严重状况，我们更愿意尽快缔结停战协定。“斯大林立即说：”我们在此已经与中国代表团讨论了这一问题，并表达了这样的建议：不同意美国人提出的关于战俘问题的条件而坚持自己的条件 “。”如果美国人不愿意遣返20%的中朝战俘，……那么他们的那20%的战俘也不能返回，一直到他们不再扣押中朝战俘为止“。斯大林最后以肯定的语气结束了这一话题：”这就是我们对此问题的看法“。