对于苏共中央和赫鲁晓夫的上述举动，一贯坚持“人若犯我，我必犯人”的毛泽东，决心以牙还牙。4月27日，《人民日报》发表了苏共4月3日公布的三份材料。第二天，《人民日报》又将赫鲁晓夫4月3日至4月18日的讲话中涉及中国部分的内容全都摘录发表了。发表时，《人民日报》编辑部还加了一段很长的按语，说：苏共领导一直耍两面派手法。半年多以来，“一面空喊停止公开论战，一面继续公开反华，并且大吵大嚷，要对中国共产党实行什么‘最坚决的回击’，采取什么‘集体措施’，还要‘公布材料，阐明观点’，摆出一付吓人的架子，好像手里真的有什么了不起的法宝似的。”至于赫鲁晓夫讲话的内容，“除了更加粗野之外，只不过增加了拍桌，跺脚，挥舞拳头，咬牙切齿等等表演而已。”苏共领导攻击中国的社会主义建设事业，攻击我们的总路线、大跃进、人民公社，“这更没有什么新鲜”。我们的经济情况已经全面好转，而且一年比一年好。所以，“我们奉劝苏共领导，你们不必为中国人民‘操心’吧，你们还是多照管一下自己家里的事情吧。”
此时，双方的论战就像一列正处于高速行驶的火车一样，要想让它突然停止下来，几乎是不可能的。5月7日，中共中央致信苏共中央，严厉批评了苏共自2月以来对中共所采取的一系列举动，并且再次强调：只有在双方达成协议的情况下才能停止公开论战。但是，你们的公开信，我们还没有答复完。接着，你们又发表了两千多篇反对中共的决议、声明和文章，我们还没有开始答复，离答复完毕还差得很远。“你们攻击我们多少，我们就有权利答复多少。所以，现在根本谈不上停止公开论战的问题。”
7月14日，被称为“挖赫鲁晓夫修正主义根”的第九篇评论苏共中央公开信的文章见报。半个月后，苏共中央来信，决定于12月15日召开由26个共产党和工人党参加的筹备会议。接到来信后，毛泽东认定，赫鲁晓夫“把文章做绝了”，要“下决心分裂了”。于是，8月30日，中共中央在给苏共中央的复信中语气十分坚定地说：“我们已经警告过你们，你们召开分裂会议之日，就是进入坟墓之时。你们7月30日的来信表明，你们不顾一切后果，又朝着自己挖掘的坟墓大大地迈进了一步。在这个紧迫的时间，究竟是自走绝路，还是回头是岸，希望你们权衡利害，善自抉择。”①
可惜，国际会议还没有来得及召开，10月14日，赫鲁晓夫就下台了。1966年3月，中共中央决定不派代表团参加苏共二十三大，两党关系随之中断。几乎就在同时，毛泽东在下发他1962年年初在七千人大会上的讲话时，改写了有关对苏联评价的部分内容，加上了“苏联的党和国家的领导现在被修正主义者篡夺了”这句分量极重的话。
谈判出现严重分歧（1）
1。 谈判中，双方在界河归属问题上出现严重分歧
1964年2月25日，中苏两国为解决边界争端开始举行谈判。据中方后来披露，在谈判中，中国代表团明确指出：《中俄瑷珲条约》、《中俄北京条约》等有关当前中苏边界的条约，是沙皇俄国强加于中国的不平等条约。从加强中苏两国人民友谊的愿望出发，中国仍然愿意以这些条约为基础，确定两国边界线的全部走向，解决边界上存在的一切问题。任何一方违反条约占据另一方的领土，原则上必须全部无条件地退还给对方。但是，“不排除双方在条约的基础上，根据平等协商、互谅互让的原则，对边界上的个别地方作必要的调整。”然而，“苏联方面拒绝接受上述中国方面的合理建议。他们拒不承认有关目前中苏边界的条约是不平等条约，坚决不同意以这些条约为解决两国边界问题的基础。”①
当年参加谈判的李凤林回忆说，中方在谈判中提出，应该分清历史是非，肯定中国清政府同俄国沙皇政府所签订的有关两国边界的条约是不平等的。但“中方仍以中苏两国人民的友谊为重，愿意以那些条约为基础，全面解决中苏边界问题，不要求收回沙皇俄国通过那些不平等条约从中国掠取的150多万平方公里的土地”。至于任何一方违反那些条约而侵占的另一方领土，原则上必须无条件归还对方，但“双方可以根据平等协商、互谅互让的原则，考虑当地居民利益，对边界上的这些地方作必要的调整”。“中方的立场既宽宏大量又公平合理，我们在发言中还表示对历史形成的情况苏联人民没有责任。然而，苏方不但不承认那些条约的不平等性质，而且不同意以那些条约作为唯一基础来解决边界问题，竟然要中国把沙俄时代和苏维埃时代超越那些不平等条约而侵占和企图侵占的中国领土也划归苏联。”而且，“苏方一直回避称这次谈判为边界谈判，而称之为苏中核定某些地段边界线的磋商”。这实际上反映了苏方的立场，即：“中苏边界根本没有问题，个别地段由于界标年久失修，核对一下就万事大吉。很明显，当时的苏联领导人根本无意解决问题，他们的战略意图是，用边界问题保持对中国的压力，同时支持中国的邻国，特别是越南和印度给中国制造困难，形成对中国的包围。”②
但是，赫鲁晓夫后来的回忆却是另外一种说法。他说：根据旧的条约，边界线贴着中国一侧的河岸，因此，从法律上说，“那些岛屿应该归属苏联”。尽管如此，“我们还是愿意照顾住在边境地区的中国居民的利益，允许牧民在严格说来不属于中国的领土上放牧和砍柴。总之，我们对中国方面的需要采取了友好和体谅的态度。”赫鲁晓夫还说：谈判开始时，双方口头上陈述自己的要求。“中国人说他们有权获得符拉迪沃斯托克和中亚的相当大一片土地。我们根本不可能满足这种要求”。在会谈的第二阶段，双方都拿出了表明各自要求的地图。“中国人把他们的地图交给我们之后，我们发现他们不再对符拉迪沃斯托克和中亚提出要求了，但是他们声称界河上的那些岛屿是属于他们的。那些岛屿靠中国比靠苏联近。他们建议重新划定边界线，让边界线从河中心通过，而不是贴着中国一侧的河岸。虽然这个建议意味着我们要放弃大部分岛屿，但它同国际惯例是相符合的，因此我们同意了”。这样以来，我们就解决了互相间的争执。然而，有一个问题还没有解决，即“中国人要求拥有沿阿穆尔河的航行权”。结果，在这个问题上，“谈判陷入了僵局”。后来，“我们表示愿意平等交换，就是说，这里加上一块地方，那里减去一块地方，加加减减——这就是我们提出的建议。至于争议地区，就干脆把它们一分为二”。但是，在我们看来最明智的和有助于修好的做法，“在中国人看来却并不值得称道”。最后阶段的谈判时，我们发现“中国人不肯接受我们的立场”。他们虽然放弃了对符拉迪沃斯托克和大半个中亚的要求，却“要我们承认现存的边界线是以当年沙皇强加在软弱的中国政府头上的不合法和不平等的条约为基础的。他们希望新签订的条约中包含这样一个条款，说明新的边界使100年前强加给中国的不公正待遇永久化了”。但是，“任何一个主权国家怎么可能签署这样的文件呢？假如我们签署了，我们就等于默认不公正待遇必须加以纠正——换句话说，我们将不得不放弃我们对有关领土的权力。于是，我们的代表团回到了苏联”。①
谈判出现严重分歧（2）
谈判中，双方在界河归属问题上出现严重分歧。根据《中俄北京条约》，中俄东段边界以黑龙江和乌苏里江为界，但界河中的岛屿归属在条约中并未规定。按照国际通行的规则，界河中的岛屿归属应以主航道中心线为准。
所以，中方坚持认为，珍宝岛从来就是中国的领土。其理由是：1689年9月签订的《中俄尼布楚条约》规定中俄边界东段以额尔古纳河、格尔必齐河和外兴安岭为界，黑龙江以北、外兴安岭以南和乌苏里江以东广大地区均为中国领土。而“珍宝岛所在的乌苏里江当时还是中国的内河”。1858年5月，沙俄乘英、法联军侵略中国，进攻天津，威胁北京之际，用武力迫使清政府签订了不平等的《中俄瑷珲条约》，割去了黑龙江以北六十多万平方公里的中国领土，并把乌苏里江以东约四十万平方公里的中国领土划为中俄两国共管。1860年11月，沙俄再次借助英、法侵华战争的军事压力，在英、法侵略军攻占北京的情况下，强迫清政府签订了又一个不平等的《中俄北京条约》，把乌苏里江以东的全部中国领土强行划归俄国。
问题在于，即使根据不平等的《中俄北京条约》，“珍宝岛也无可争议地是中国的领土”。《中俄北京条约》规定：“自乌苏里河口而南，上至兴凯湖，两国以乌苏里及松阿察二河作为交界。其二河东之地，属俄罗斯国；二河西属中国。”按照公认的国际法准则，凡通航界河均以主航道中心线为界，并以此划分岛屿归属。所以，“珍宝岛及其附近的卡脖子岛和七里沁岛均位于乌苏里江主航道中心线中国一侧，历来属中国管辖，一直有中国边防部队巡逻，一直有中国居民在这些岛上进行生产。在1964年中苏边界谈判中，苏联方面自己也曾经不得不承认这些岛屿是中国的领土。”②
而莫斯科的看法是，当前远东地区苏中存在的这条边界“是许多世代以前就形成的，是沿着自然的界线通过的，这条界线把苏联和中国的领土分割开来。”这条边界是由《瑷珲条约》、《天津条约》和《北京条约》在法律上规定的。1861年，中俄“双方在地图上签字并盖上了两国国印，地图上标明了乌苏里边疆地区的分界线。在达曼斯基岛地区，这条线直接沿乌苏里江的中国江岸通过。�