周恩來隨后于8月訪蘇，并與斯大林舉行了多次會談。中途趕來的金日成、樸憲永和彭德懷參加了后期會談。除了討論中國經濟建設的問題外，會談的重點在于確定以后戰爭的方針。周恩來介紹了戰場上中朝力量的情況，認為“現在我們有足夠的把握，可以進行更長時間的作戰，并且因為建立了堅固的坑道工事，也經得住轟炸”。關于戰俘問題，斯大林首先指出，美國人想按自己的主張解決戰俘問題，而根據國際法，交戰各方必須遣返除罪犯以外的所有戰俘。斯大林問，毛澤東對戰俘問題是怎樣考慮的：是讓步還是堅持自己的主張。周恩來簡要地介紹了在這個問題上中朝之間存在的分歧，并表達了毛澤東“必須堅持遣返全部戰俘”的看法。周恩來說：“朝鮮人以為，繼續打下去不利，因為每天的損失要超過在遣返上有爭議的戰俘人數，而停戰對美國不利。毛澤東則認為，戰爭打下去對我們有利，因為這打亂了美國對第三次世界大戰的準備。”斯大林當即肯定說：“毛澤東是對的。這場戰爭傷了美國的元氣。北朝鮮人除了在戰爭中遭到犧牲以外，并沒有輸掉任何東西。美國意識到，這場戰爭對他們是不利的，必須結束它，特別是當他們知道仍有我軍駐在中國以后。需要的是毅力和耐心。”斯大林還提出了一個更能觸動中國領導人神經的問題，他提醒周恩來說：“對美國必須強硬。中國同志必須了解，如果美國不輸掉這場戰爭，那么中國永遠也收復不了臺灣。”關于解決戰俘問題的具體方法，周恩來談到，如果美國人做出某些讓步，那么可以按以下方案之一繼續談判，第一，在美國仍然堅持遣返部分戰俘的情況下，宣布扣留同樣比例的美韓戰俘；第二，戰俘問題交給中立國（如印度）進行調解；第三，先簽訂停戰協定，戰俘問題留待以后解決。在交談中，斯大林傾向第一方案，而周恩來重點談的是第二方案。

不過，他們一致贊同的前提是首先堅持全部遣返戰俘，并要美國先行表示讓步，而不能在美國的恐嚇面前退縮。

對于平壤的說服工作，自然還要莫斯科出面。在9月4日與金日成會談時，斯大林問到，朝中之間在談判問題上是否存在某種分歧。金日成回答：“我們之間不存在原則上的分歧。

我們同意中國同志提出的那些方案。但是，由于朝鮮人民目前處于的嚴重狀況，我們更愿意盡快締結停戰協定。“斯大林立即說：”我們在此已經與中國代表團討論了這一問題，并表達了這樣的建議：不同意美國人提出的關于戰俘問題的條件而堅持自己的條件 “。”如果美國人不愿意遣返20%的中朝戰俘，……那么他們的那20%的戰俘也不能返回，一直到他們不再扣押中朝戰俘為止“。斯大林最后以肯定的語氣結束了這一話題：”這就是我們對此問題的看法“。