9月2日晚，蒋介石举行宴会招待中共代表团。宴会后，蒋介石与毛主席单独谈话。在毛主席抵渝后，蒋介石曾说：“任何问题皆可坦白提出，尽量发表意见”；但实际上，他既不打算承认我党的平等地位，也不打算以两党协商的方式解决问题。在这次谈话中，蒋介石开出了他的价码。关于军队问题，蒋介石说，中共部队整编为12个师是中央政府所能允许的最高限度；至于改编后的驻地，可由中共提出建议，经讨论后决定。关于解放区问题，蒋介石说，要求承认所谓的“解放区”，事实上是绝对行不通的；在中共真正做到军令政令统一之后，各县行政人员经中央考核可酌予留任，省行政人员甚至省主席中央也可能邀中共人士参加。关于政治问题，蒋介石说：他拟改组战时国防最高委员会为政治会议，其成员由各党选举其人员参加组成，但中央政府的组织与人事暂不变动；国民大会旧代表仍应有效，等到国大召开，新政府产生时各党派与无党派人士可参加政府。作为一种姿态，蒋介石表示，如中共方面现在就想参加中央政府，可予以考虑；如中共要求增加在国民大会的代表，也可以酌量增加名额。简而言之，蒋介石的算盘是，按照他的条件，一次解决“共产党问题”，实现他所谓的“政令军令统一”。
蒋介石开价之低并非出人意料，我党领导同志早就做出这样的估计。由于南方局出色的情报工作，我党还很快摸到了国民党的底牌。毛主席和恩来同志不仅了解蒋介石确定的谈判方针，而且获悉国民党在军队问题上最后可能让至16个师，所谓允许中共参加政府是考虑在中央各院增设一名副院长，省主席之说是如果毛泽东愿意可任命为新疆省政府主席，国民大会则要保证国民党代表占70%以上。对于我们党的方针和目的，国民党也有相当了解。从台湾方面现在公布的一些材料来看，他们那时知道我党希望通过谈到避免内战，也知道我们的要求首先是要让他们承认现状。重庆谈判对国共双方都可以说是一场知己知彼的政治较量；正因为如此，斗争格外艰巨。
经过几天的一般性交换意见，从9月4日起，谈判进入第二阶段，两党代表开始就实质问题进行商谈；至22日，共举行了八轮会谈。由于国民党方面缺乏准备，双方所持立场又距离很大，谈判时断时续，形势复杂微妙。
简要地说，在第二阶段会谈开始时，双方的分歧突出表现在四个问题上。第一，关于总的原则，也就是和平、民主与统一的关系。我党提出“以和平、民主、团结为统一的基础”；国民党则提出“民主与统一必须并重”，其实质就是蒋介石所说的“统一是解决一切政治问题的前提”。第二，军队问题，我党要求中共部队整编为四十八个师，分期实施；国民党只允许中共部队编为十二个师，而且要立即缩编至此数。第三，我党要求承认解放区的合法地位，国民党拒绝就这个问题进行讨论。第四，国民大会问题。我党提出，国大代表为抗战前选出，任期仅六年，现已失去代表资格，应当重选；国民党则坚持认为旧代表资格仍旧有效。在这四个问题中，军队和解放区问题是双方斗争的焦点。事实上，对我方提出的十一点意见，国方在答复中仅对“拥护蒋主席的领导地位”一点表示满意，说了些“承明白表示，不胜赞佩”之类的客套话；其余十项，国方代表或提出附加条件或认为根本无从讨论。
经过五轮会谈，双方除在召开政治会议的问题上立场比较接近外，其他问题几乎一无进展。国方代表翻来覆去地强调，必须在国家现有体制内实现政令军令统一，要我党放弃所谓“必有军队、有地盘……始有保障”的观念。我方代表则据理驳斥，恩来和若飞同志一再向国方代表指出：（一）中共已做出重大让步，国民党的前途已获保障；（二）国民党以不平等的态度对待中共，观念是自大的，承认中共的政治地位，必须承认中共的军队、解放区及其经普选产生的人民政权；（三）解决问题必须从现实出发，民主统一之理想，未可一蹴而就，需要有一个过程。
9月15日，双方举行第六轮会谈。从这一轮开始，谈判气氛明显地恶化了。由于国民党拿不出任何办法，只是一味拒绝我党建议，张群不得不尴尬地承认：中共提出的办法事先经过党内决议并经公布，而国方事前党内并未有任何讨论，亦未准备任何方案与中共谈判，甚至连蒋介石的主张也未经党与政府讨论。尽管如此，张群强词夺理地说，中共所提军队数目与中央规定相去太远，无法再谈；而解放区问题，中央之主张已不能再有变更。至此，谈判陷入僵局。
9月17日，蒋介石邀请毛主席和赫尔利大使午餐，并一起讨论了军事问题。这次会谈后，毛主席和恩来同志反复考虑，决定根据我党预先拟定的方案率先作出让步，以打破僵局，争取主动。9月19日，在第七轮会谈上，恩来同志通知国方代表：赫尔利大使拟议中央与中共军队之比数为1/5，我方依此比例考虑，愿让步至1/7，同时，我方拟将海南岛、广东、渐江、苏南、皖北、湖北、湖南、河南境内黄河以南等八个地区之军队撤退，集中于苏北、皖北及陇海路以北地区。21日，双方举行第八轮会谈时，国方代表对恩来同志前日所提让步方案作出反应，表示可允许中共增加数个补充师，但至多不超过5个军16个师。同时，国方代表又提出，军队驻地与所谓“解放区”不可混淆，中共可提出任地方各级行政官员的人选名单，送请中央量才任用，但不可指定何省应划归中共，并规定由中共推荐各级官员。这项建议意味着国民党不但有权任免我党干部，而且有驻随意调遣，我方当然不能同意。在这两轮谈判中，尽管我方和国方先后在不同程度上做了让步，但这些让步都不足以打破僵局。
21日，在国共谈判的关键时刻，赫尔利从上海、南京视察后返回重庆。由于他第二天将返回美国述职，所以急于见到国共谈判达成某种结果。为此，他先与蒋介石会谈；随后，又约见国共双方的谈判代表。在会谈中，赫尔利向我方施加了很大压力。他对周恩来和王若飞同志说，中共军队的数目蒋委员长可同意增至20个师，但中共必须同意立即缩编至此数，不能按国军数目比例缩编，也不能拖延。同时，军队与行政不能合起来谈，中共必须放弃请求任命北方五省主席和两省副主席等要求，要么承认由国民党统一，要么谈判破裂。这实际是想以再增加四个师的数额来换取我党交出解放区政权。在赫尔利回渝之前，国共双方已考虑在军队数目达成协议之后就发表会议公报；但这时赫尔利却提出，如果解放区问题谈不出结果就不能发公报。他还说，无论谈判是否成功和无论发不发公报，毛主席随时可以回延安。赫尔利说完就要周恩来、王若飞同志马上请示毛主席，做最后决定。这时，张群就坐在隔壁的屋子里等待我方答复。情况十分紧张。接到恩来同志的报告后，毛主席当即表示，因赫尔利明日要回美国，他将亲自面见大使，说明情况。在随后的会面中，毛主席告诉赫尔利：我党的态度是“不承认，也不破裂，问题复杂，还要讨论”；“虽然目前有很多困难，但总可以想出事理的办法解决，不会向分裂的方向走”。毛主席还说，我党不拒绝蒋介石关于中共部队编为20个师的提议，但还要做进一步的考虑。此后，谈判停顿了五天。对赫尔利的卑劣作法，毛主席是很愤怒的。回到延安后，他说：“美国政府、魏德迈、赫尔利对我们很坏。”不过，在当时各种场核，毛主席坚持以大局为重，一方面在原则问题上丝毫不让，另一方面又以委婉忍耐的态度尽量解释，不使谈判破裂。
21日前后的几天，是谈判期间最紧张的几天，因为当时看起来双方最后能否达成协议很成问题。我方的担心不仅由于谈判出现紧张局面，还有其他两个重要原因：一个是抗战结束后，美国就以接收为名帮助蒋介石大规模地向华中、华北运兵，并派美军驻守从广州湾到秦皇岛的沿海各大城市和交通要道。陈诚的部下当时扬言：“谈什么判，布置好了就动手。”另一个是我党情报机构获悉，国民党中统局某要员私下透露，不宜让毛泽东和周恩来返回延安，表面是因蒋总统常有国事咨询，实际是因为毛、周在中共位居头两席，把他们扣留在重庆可在相当程度上动摇中共军心，有利于国军总攻。根据这些动向分析，蒋介石等待华北受降结束，军队调遣完毕，即发动“剿共”的可能性是很大的，我党对此不能不保持高度警惕。
25日，恩来同志向延安电告了谈判中出现的紧张局面。少奇同志接到电报后立即召开政治局会议进行研究。第二天，延安的电报来了。政治局的同志们认为，必须加紧执行我党原订计划，再无谈判必要，建议毛主席回来。由于前一段谈判不顺利，毛主席也曾考虑过返回延安的问题，但这时他主张继续留在重庆。毛主席认为，目前的斗争既不能作原则退让，也不能使谈判破裂，而是要利用蒋介石的高压展开政治攻势，争取中间派的同情。为向国民党的高压发起反击，我党代表团积极活动，恩来同志几天内接见了文化、产业、新闻、妇女等各团体和各党派人士，揭穿了国民党宣传部门制造的谈判十分融洽的谎言。当各方人士了解到真象后，纷纷指责国民党，为我党鸣不平，认为我方已仁至义尽：有些民主人士还提议，立即召开政治会议，结束党治，让各党派参加谈判，组织联合政府等。与此同时，重庆代表团还要求延安在有把握的情况下打几个大胜仗，消灭胡宗南、傅作义、阎锡山进攻解放区的部队，以支援谈判，让蒋介石知难而退。
事实上，谈判停顿三天后形势即出现转机。25日，在国民参政会举行的宴会上，张群主动向我方表示要继续谈判。他说，军队问题基本有了结论，现在商量政治问题与解放区问题。从现已公布的各方材料分析，当时的情况恐怕是我们紧张，国方也紧张。一方面，他们冷谈我们，向我方施加最后压力，想要我党再让一步；另一方面，他们也知道谈判结果只能大体如此，继续施压有可能迫使我们关闭谈判之门而适得其反。我方担心达不成协议，国方也提心，因为如果达不成协议，国民党方面要承担主要的政治责任。9月27日，周恩来、王若飞同志将我方在谈判中已处于有利地位的情况电告延安。
“双十协定”
从9月27日至10月5日，国共双方代表又举行了四次会谈，重点讨论了军队整编问题、解放区问题和政治会议问题。最后一段谈判，我们理直气壮，他们完全被动。鉴于谈判已取得进展，恩来同志于10月2日建议，将一个月来的谈话记录整理出来，就其中的重要问题择其能发表者发表之，以解人民之渴望。国方代表表示同意。10月5日，双方举行最后一轮谈判时，恩来同志将他起草的《会谈纪要》交给国方。在谈判告一段落之后，10月8日，周恩来、王若飞同志与张群、邵力子和张治中一起商讨了即将签署的《会谈纪要》文本。
这份《会谈纪要》比较全面地反映了两党谈判的结果，内容共十二条；其显着特点是既记载了双方的一致之处，又记载了双方的不一致之处。十二条的情况比较复杂，这里有必要作些分析和补充说明。
《会谈纪要》中，双方明确达成一致的有三条：第一条，关于和平建国的基本方针。其内容是“一致认为：中国抗日战争业已结束，和平建国的新阶段，即将开始，必须共同努力，以和平、民主、团结、统一为基础，并在蒋主席领导之下，长期合作，坚决避免内战，建设独立、自由和富强的新中国，彻底实行三民主义。双方又同认蒋主席所倡导之政治民主化、军队国家化、及党派平等合法，为达到和平建国必由之途径”。国共两党就建国基本方针达成一致很重要，它是双方作了较大妥协的结果。这一条里有两点值得注意一是条文回避了先前关于“和平、民主、团结”与“统一”谁先谁后的争论，根据毛主席的意见将四点并列作为两党合作的共同基础；二是条文比较具体，这是国方的要求，而我方原希望简练笼统一些。
第二条，关于政治民主化问题。主要是确定了“应迅速结束训政，实施宪政”；并决定首先“由国民政府召开政治协商会议，邀集各党派代表及社会贤达协商国是，讨论和平建国方案及召开国民大会各项问题”。决定召开政治协商会议是对国民党一党统治的重大突破，这一条对此后政局的发展起了非常积极的作用。
第四条，关于人民自由问题。内容是“一致认为政府应保证人民享受一切民主国家人民在平时应享受的身体、信仰、言论、出版、集会、结社之自由，现行法令当依此原则，分别予以废止或修正”。这一条在会谈一开始时即由张群提出，毛主席表示赞同，谈判其间未发生争论。
双方意见十分接近的是第五条，关于党派合法问题。其内容为：“中共方面提出：政府应承认国民党、共产党及一切党派的平等合法地位。政府方面表示：各党派在法律面前平等，本为宪政常轨，今可即行承认。”在党派平等合法问题上双方的不同表述，实际反映出谈判期间的一个争论，即：我党代表要求国民党无条件地给予各抗日党派合法与平等地位；而国民党代表则强调“平等非均等”，以确保国民党的第一大党地位。此外，国方的表述中还含有党派合法为“宪政常轨”，而非“训政”时所必须的意思。
双方还就两个问题表示了相同意见：第六条，关于特务机关问题，“双方同意政府严禁司法和警察以外机关有拘捕、审讯和处罚人民之权”。第八条，关于地方自治问题，“双方同意各地应积极推行地方自治，实行由下而上的普选”。不过，这两条并未指明何时开始执行，因此很难被看作是明确的协议。
从整体上看，国共双方达成一致、意向相同或十分接近的共有六条。这六条实际在第二阶段谈判结束时就已基本达成协议。双方分歧甚大但仍有部分协议或完全有协议的也有六条。这六条的情况如下：
第三条，关于国民大会问题。我方原提出三项主张，即：重选国大代表，延缓国大召开日期，修改国民大会组织法、选举法和《五五宪法草案》。国民党方面表示：国大已选出的代表应为有效，但名额可增加。因此，双方未能成立协议。但我方声明：“中共不愿因此项问题之争论破裂团结。”最后，双方表示：“均同意将此问题提政治协商会议解决。”