1977年初，美国总统卡特执政后，曾于1977年8月和1978年5月分别派国务卿万斯和白宫国家安全事务助理布热津斯基访华，就中美关系正常化进行磋商。万斯访华时，美国政府尚未对接受中国提出的建交三原则下最后决心。布热津斯基访华时，卡特政府已决定先与中国建交，再以优势地位与苏联谈判，谋求遏制苏联的扩张势头，增强美国在全球的战略地位。布热津斯基访华时表示，卡特总统已下了决心，在第一届任期结束前，实现中美关系正常化，还表示美国愿意接受中国提出的建交三原则（即美同台湾当局断交、终止美台共同防御条约、从台湾撤出美国军队），但希望（而非作为条件）在美方作出期待纯属中国内政的台湾问题得到和平解决的表示时，不会明显地遭到中国的反驳。布宣布美国已授权其驻华联络处主任伍德科克同中方就实现两国关系正常化问题进行具体谈判。

中国方面对布热津斯基带来的信息作出了积极的反应。双方于1978年7月初在北京开始建交谈判。台湾问题是谈判的关键问题。经过近半年的谈判，双方终于达成下述协议：一、美国承认中国关于只有一个中国、台湾是中国的一部分的立场，承认中华人民共和国政府是中国的唯一合法政府，在此范围内，美国人民将同台湾人民保持文化、商务和其他非官方关系；二、在中美关系正常化之际，美国政府宣布立即断绝同台湾的“外交关系”，在1979年4月1日以前从台湾和台湾海峡完全撤出美国军事力量和军事设施，并通知台湾当局终止《共同防御条约》；三、从1979年1月1日起，中美双方互相承认并建立外交关系，3月1日互派大使，建立大使馆。在这些协议的基础上，双方于1978年12月16日晚发表了《中华人民共和国和美利坚合众国关于建立外交关系的联合公报》。

在谈判中，有些问题并没有得到解决。美国希望中国只用和平方式解决台湾问题，中国则强调解决台湾问题的方式是中国的内政，不容他人干涉。最后是双方就此各自发表一个声明。这些悬而未决的问题表明，尽管中美达成建交协议，美国却没有完全放弃它干涉中国内政的图谋。

为了进一步增进中美双方的了解，推动中美关系的发展，邓小平副总理于1979年1月29日至2月4日应卡特总统的邀请对美国进行正式友好访问。这是中华人民共和国成立后中国领导人第一次访美，受到了美国政府和人民的热烈欢迎。

邓小平副总理同卡特总统就国际形势和中美关系深入交换了意见。谈到台湾问题时，邓副总理说，中国是愿意用和平方式解决台湾问题的，但不能承担不用武力解决台湾问题的义务，因为那样反而不利于台湾问题的和平解决。双方发表的联合新闻公报说：“双方认为，两国社会制度的不同不应妨碍彼此加强友好关系和合作。”

在访问期间，中美双方签署了科技合作协定和文化协定，在教育、商业、空间方面进行合作的协议，以及建立领事关系和互设总领馆的协议。

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