1970年，美国总统尼克松试探性地提出了愿意访华的问题。1971年7月9日至11日，美国总统国家安全事务助理基辛格秘密访问北京，商讨安排尼克松总统访华事宜。1972年2月21日至28日，尼克松来华访问，他是历史上第一个美国现职总统访问中国。2月28日，中美双方在上海发表了中美《联合公报》，双方阐明了各自在一系列问题上的立场和态度。公报的签署，标志着两国关系正常化进程的开始。

1973年2月15日至19日， 基辛格再次访华，达成了中美双方互设联络处等协议。1978年5月开始，中美双方就两国关系正常化问题举行多次会谈。10月28日，中国领导人再次重申建交的前提：美国同台湾废除共同防御等条约，从台湾撤军，同台湾政府断绝外交关系三条，并表示中国正等待美国政府的考虑。12月中旬，中美两国政府达成了正式建交的协议。

12月16日， 双方同时公布了关于建立外交关系的联合公报，宣布两国商定自1979年1月1日起互相承认，并建立外交关系。双方重申上海公报中一致同意的各项原则，认为中美关系正常化不仅符合中国人民和美国人民的利益，而且有助于亚洲和世界的和平事业。同日，中美两国政府分别就中美建交发表声明。

1979年1月1日，中美两国正式建交。1月28日至2月5日，中国副总理和夫人应美国总统卡特的邀请，前往美国进行了正式访问。之后又经过多次会谈，中美建交事宜终于尘埃落定：1979年3月1日，中美两国在对方首都正式建立大使馆。同月，中国首任驻美大使柴泽民和美国首任驻华大使伍德科克分别赴任。自此，相互对抗了近30年的中美两国，正式实现了关系正常化。