1949年12月16日，经过十天的行驶，当地时间12点，毛泽东的专列抵达莫斯科。这是新中国领导人第一次出访。当天下午6点，斯大林与毛泽东进行了第一次会谈。
但是，作为新中国重要的领导人之一，一开始，周恩来并没有随同毛泽东一道访问莫斯科。要知道，斯大林很器重周恩来，在中华人民共和国筹建时，他曾对中共代表团说：“你们将来一建国，现成就有个总理周恩来。”
12月22日，毛泽东与斯大林进行第二次会谈，比第一次会谈放松得多，持续了两个多小时，双方海阔天空，无所不谈。
快结束前，斯大林对毛泽东说：“你这次远道而来，不能空手回去，咱们要不要搞个什么东西？”事实上，会谈一开始，斯大林就在揣摩毛泽东此行的意图和愿望。
毛泽东幽默地说，“恐怕是要经过双方协商搞个什么东西，这个东西应该是既好看，又好吃。”毛泽东没有解释这个“既好看又好吃”的东西，到底是什么东西，马上接着说道，“我想叫周恩来总理来一趟。”
斯大林有些捉摸不透毛泽东，反问道：“如果我们不能确定要完成什么事情，为什么还叫他来，他来干什么？”斯大林虽然器重周恩来，但在他看来，两国最高领导人已经在一块了，应该什么事都能定，想完成的事都能完成。他们做不了的事，谁也不可能代替他们完成。
显然，斯大林不了解毛泽东的心思。在毛泽东看来，周恩来的外交才能超群盖世，与外国人打交道比他更在行。同时毛泽东认为，斯大林身兼苏联部长会议主席，相当于总理，自己不是总理，也不是外交部长，有些事情不对口，如果要签订中苏友好条约，就必须请周恩来来莫斯科。
毛泽东说的那个“既好看又好吃”的东西，就是中苏友好条约。
毛泽东见斯大林仍不明白自己的意思，有些不快地解释道：“周恩来来了，就可以商量那件事情了。”
斯大林并没有当场答应毛泽东，因为他还不明白，毛泽东叫周恩来来莫斯科的真实意图，以及“那件事”到底是什么事。毛泽东没有或者不便直接点明说破此事，斯大林没有也不便直接问清楚，互相之间产生了猜疑，搞得有些不愉快。毛泽东对苏联专家总负责人柯瓦廖夫发了脾气，此后很少参加莫斯科方面的活动。
于是，外界便造谣毛泽东被斯大林软禁了。斯大林对此忧心忡忡，特派外长莫洛托夫、驻华大使罗申拜访毛泽东。在了解了毛泽东的真实意图后，才同意周恩来赴莫斯科。
1950年1月2日晚，毛泽东致电中共中央称：“斯大林同志已同意周恩来同志来莫斯科。”1月10日，周恩来率政府代表团离开北京，20日抵达莫斯科。
22日，毛泽东、周恩来与斯大林举行会谈。斯大林首先就东北问题试探中方：中国可否承诺，除了苏联人以外，不许第三国公民进入东北，不许他们居留于中国东北和新疆地区。
气氛顿时有些紧张和冷场，周恩来略加思考，随即反问：“东北住有很多朝鲜民族的居民，他们算不算第三国居民？更不用说外来的蒙古人了。”
这一反问使得斯大林措手不及，陷入窘境。尝到周恩来厉害的斯大林，一下明白毛泽东非要请周恩来前来的原因。斯大林赶紧解释说，苏联的本意是禁止美、日、英等帝国主义国家的人进入东北活动。
此言一出，气氛随即缓和。
经过一轮又一轮的会谈，1950年2月14日，两国代表最终在莫斯科签订了《中苏友好同盟互助条约》及有关协定，这是新中国首次外交取得的重大成果。
为了区分1945年苏联与国民党签订的旧条约，精明细心的周恩来，特地在新条约名称上增加了“互助”二字，即《中苏友好同盟互助条约》。
2月17日，毛泽东和周恩来圆满完成莫斯科之行。当晚，毛泽东和周恩来举行盛大招待会，斯大林破例率苏联领导人出席。周恩来充满激情的祝酒词，赢得了全场经久不息的掌声。
斯大林向毛泽东敬酒后，举杯来到周恩来面前，用饱含尊敬的口气说：“周恩来同志，我祝你万事如意。”
此次苏联之行，周恩来娴熟的外交艺术，受到斯大林以及中外外交家的高度赞扬，在世人面前成功树立起新中国的外交形象。
