莫斯科很快作出反应，声称苏联军队已经开始撤离东北。3月12日，苏军撤出沈阳。3月22日，莫斯科就3月6日重庆提出的敦促苏联撤军的要求给予答复，宣布苏联军队将于4月底全部撤走。
促使苏联撤军的并不是中国人的抗议，而是西方谴责苏联推行扩展主义。这使斯大林极为恼火，他立刻意识到，这是一个新的信号，表明美国想以“门户开放”为借口插足东北事务。对斯大林来说，他要想将美国势力排斥在东北之外，就必须采取强硬的政策。于是，斯大林又改变了对中国共产党的态度，开始加强中共在东北的地位。
3月5日，毛泽东致电东北局，说苏联想在东北搞经济合作，但美蒋予以拒绝，甚至还煽动全国性的反苏运动。他分析说：当苏联与美蒋在满洲进行斗争的时候，中共与国民党达成妥协是不可能的。毛泽东相信，由于国民党的反苏行动，苏联在东北的红军可能会更愿意帮助我们。所以，毛泽东要求东北局尽快与“辰兄”联系。
谁知，“辰兄”的合作态度大大出乎中共的意料。3月8日，苏军告诉东北局，他们将撤出沈阳、吉林，中共可以采取行动。第二天，苏军又通知东北局：他们将于13日撤出沈阳，中共应该去占领，而且沈阳以南地区苏军不再交给国民党，苏军撤走的所有地区，中共可以自由进入。
苏军还声称，他们撤走的地方，包括沈阳、四平，中共军队可以放手大打，哈尔滨等地应该坚决控制，不要让蒋介石军队开进来。为此，3月15日，毛泽东致电周恩来：“哈尔滨决不能让国民党驻兵，抚顺及营口要力争双方不驻兵。”
3月22日，莫斯科通知重庆，苏军将于4月底以前全部撤退完毕。实际上，苏军以交通不便、流行瘟疫为借口，拖延蒋介石军队的进攻，以配合中共军队破坏北宁路以及沈阳附近的中长路，使中共军队能够接防苏军撤走的城市。
两天后，毛泽东为中共中央起草了一封给东北局的电报，预计苏军撤退后，蒋介石必定会由沈阳出兵向北同中共军队争夺长春和哈尔滨，因此，“我党方针是用全力控制长哈两市及中东全线，不惜任何牺牲反对蒋军进占长、哈及中东路”，而“以南满西满为辅助方向。”为此，毛泽东要求东北局速与“辰兄”交涉，“允许由我方派兵占领长哈两市及中东全线”，如果可以的话，毛泽东打算让周保中率部完成这一任务。同时，毛泽东还指示黄克诚、李富春确保对四平的控制。
4月上旬，苏军将关东军的武器仓库移交给中共军队。其中，有机枪上万挺、各种大炮上千门。苏军要求中共派大部队进占长、哈、齐城郊；派出小部队入城，以便在苏军撤退时，顺利夺取这三个城市。苏军这样做，显然是有莫斯科的指示。既然苏联不能独占东北，但斯大林也不愿眼睁睁地看到东北落入美蒋之手，所以，斯大林转而一想，倒不如让中国共产党占领东北。这样，美蒋也达不到自己的目的。
4月14日，苏军撤出长春。蒋介石在长春只有一些警察部队驻防，苏军只允许国民党正规军在其撤出之前3天才能入城，但苏军事先又不通知国民党具体的撤军日期，这就给了中共军队先下手为强的机会。苏军一撤走，中共军队即东北民主联军就向长春发起进攻。战斗中，中共军队有史以来第一次使用了包括坦克、大炮在内的重型武器。4月18日，民主联军占领长春。毛泽东得知这一消息后，极为高兴，于当天致电东北局：“我应力争保持长春于我手中。”
苏军于3月中旬开始撤退，到5月3日撤离完毕。苏军在撤退时，为了尽可能地都把撤出的地区交给中国共产党，他们在撤退前几天往往会通知中共。相反，国民党却不知道。结果，在苏军撤退时，中共军队已经控制了东北大部分地区，国民党军队主要占据了北平至长春铁路沿线地区和沈阳周围。当国民党军队向沈阳以南地区发动进攻时，苏军驻旅顺的第三十九集团军派代表同国民党军队达成协议，在旅大苏军管辖区域以北8至10公里处划出一条“安全线”，国民党军队不得越过，而共产党军队却畅通无阻。此外，苏军还把旅大的行政管辖权移交给了中国共产党。中共利用大连的工业优势和便利的交通，在大连建立了兵工厂和军用物资生产厂，将大批武器弹药和军用物资运往东北和关内。
苏军在东北期间及撤退时，将大批武器弹药移交给了中共军队。除曾克林率领的第十六军分区拉出的一批武器弹药外，华西列夫斯基还提到，仅苏军远东第一、第二方面军交给中共军队的武器就有：3700门大炮、迫击炮和掷弹筒，600辆坦克，861架飞机，12万挺机枪，680座仓库和松花江舰队的部分舰艇。此外，苏军还从朝鲜运来两军列武器给了中国共产党，又从大连向北满的中共军队运去50节车皮的武器。
在东北，中共有了巩固的根据地，又背依苏联。此时，共产党已经具备同国民党一争高低的实力了。中共两年后即能取得辽沈战役的胜利，显然与苏联的援助有关。陈云在分析辽沈战役胜利的原因时说：“由于苏联红军出兵东北，打败了日本关东军。这为我们的大部队能抢在国民党前面迅速进入这个地区，为发送我们的装备，创造了十分有利的条件。”尽管苏联受《雅尔塔协定》的制约，但“他们还是尽力帮助我们的。东北背靠苏联，东邻朝鲜，这对于我们在和国民党作战中的后勤补给和病号的运送、安置也是十分有利的条件。”
十多年后，毛泽东曾多次批评斯大林在中国革命问题上犯了错误，但他从来没有在东北问题上埋怨过斯大林。
1945年10月，莫斯科同国民党政府就经济合作问题开始谈判。但是，直到1946年3月，双方仍然没有达成协议。双方的分歧在于：其一，东北日伪资产的归属。苏方坚持东北所有的日本资产全部作为苏军的战利品。国民党政府认为，在东北的日伪工矿企业均为日本对华战争赔偿品，一律归中国。其二，关于双方合作的范围。莫斯科坚持将日伪东北重工业株式会社和东北电业株式会社经营的各类企业全部纳入中苏经济合作项目。这实际上网罗了东北全部工矿企业，真正达到苏联垄断东北企业，防止美国插手东北的目的。国民党政府尽管没有完全同意，但是，为了换取莫斯科撤军及将东北主权移交给重庆政府，蒋介石答应拿出部分项目同苏联合作。
斯大林企图以中苏在经济合作为手段牵制美蒋，使蒋介石能够同莫斯科联手抗衡美国。但是，联美抗苏反共是蒋介石的既定方针，而反共又是蒋介石的一贯政策。蒋介石同莫斯科签订中苏友好同盟条约，甚至同意外蒙古独立，为的就是换取苏联不再支持中国共产党，并不是倒向苏联一边。而且，蒋介石心里清楚，想要反共仅靠苏联还不够，更重要的是同美国合作。因为苏联在东北问题上曾支持过中共，这就使蒋介石更加坚信，要依靠美国来对抗苏联。所以，斯大林打错了算盘。
1946年1月，美国总统特使马歇尔得知中苏正在进行东北经济合作谈判的消息后，立即告诉蒋介石：你在任何情况下都不能答应斯大林的要求，即使苏联推迟撤军也不能答应。
于是，重庆宣布：凡东北境内的一切敌产，均为中国政府所有。结果招致苏方的强烈反对，苏联驻重庆大使彼得罗夫提出强烈抗议，他告诉蒋介石：你们发布这样一个声明，“既无根据，也无效力。”苏联远东军司令马利诺夫斯基坦率地说：“如果苏联能够得到中国东北日本重工业51％的股份，轻工业49％的股份，设备就可以留下来，否则将运回苏联。”
蒋介石担心苏联会拆走东北的机器设备，所以他“愿意把许多企业中的相当大一部分的利益给俄国人。”
这时，美国开始干涉了。哈里曼就此事向美国国务院提交了一份报告，说：“如果美国默许俄国人要求中国让出这些工矿企业中的利益以换取他们放弃战利品的要求，那么俄国就会控制满洲的工业和经济，从而严重影响美国的商业利益和整个门户开放政策。”
2月9日，美国政府分别照会莫斯科和重庆，说中苏友好条约并没有给予苏联对工矿企业进行共管的权利。如果中苏就这些工矿企业达成某项协议，那就违反了门户开放原则，就是对美国商业利益的歧视。照会不同意苏联把东北的日本资产当做苏军战利品，说这些资产涉及战胜国的共同利益，应该由赔偿委员会负责处理。
有美国人撑腰，蒋介石也就不在乎莫斯科了。3月下旬，双方终止谈判，中苏东北经济合作未能成功。于是，在延长撤军期间，苏联索性将中国东北日本企业的大批机器设备拆运回国。
早在张作霖父子期间，东北就已经是中国工业最发达的地区。从“九一八”事变后到太平洋战争爆发的10年间，为了加快开发和掠夺中国东北的资源，日本在东北的投资不少于20亿美元。在能源建设方面，日本在松花江上建立了小丰满水电站，在鸭绿江上建立了水丰水电站，在本溪、抚顺和阜新建造了火力发电厂，装机总量达180多万千瓦，年发电量为50亿度。整个东北地区，仅22万千伏的高压线路就达1万多公里。在钢铁生产方面，鞍山钢铁厂是东北最大的钢铁厂，年产80万吨钢。另外，沈阳、本溪等地的钢铁生产也有相当的规模。煤炭方面，东北是中国的煤炭基地，本溪、抚顺和阜新等地年产煤炭达2500万吨。
苏联出兵东北时，斯大林就盯上了东北的工业设备。苏军进入东北后，从国内带来了3000多名技术人员，他们跟随苏军进入大城市和其他工业基地，大肆拆卸工业设备。自己的人手不够，就让被俘的日军技术人员帮忙。拆下来的设备被装进箱子里运往苏联，这些箱子也是利用东北的木材制作的。
中苏谈判失败后，苏军开始加速拆运工业设备，这些设备分两路运往苏联，一路从哈尔滨，另一路从大连。
据当时重庆考察团调查，苏联拆运的东北工业设备价值达858亿美元，如果加上拆装损坏的部分，则高达20亿美元。1946年1月，苏军还拆走了嫩（江）宁（年）铁路180多公里的铁轨。这条铁路在日本侵略东北之前就已经存在，它是中国人自己筹建的，后来被日本人侵占，根本算不上日本的资产。
苏军对机器设备是一种破坏性的搬迁。他们在拆卸发电厂时，因发动机和锅炉太大，无法搬运，就将厂房的墙壁推倒，然后运出发动机和锅炉。由于苏军搬走了抚顺煤矿的电力设备，结果井下抽水系统瘫痪，致使矿井被淹没。
因大批设备被拆走，许多工厂实际成了毫无内容的空壳，只得停产，往日充满生机的工业城市因此变得冷冷清清。
除拆走机器设备外，苏军还从银行里掠走了价值300多万美元的金条和5000多万元的东北货币。而且自己还在东北发行了10亿元的军用票，相反，苏军却容不得中国共产党在东北发行货币。
苏联人的行为自然给中国人民造成了极不愉快的印象，伍修权后来回忆说：“他们撤出东北回国时，又把从工厂的机器设备到日伪人员的高级家具，都一一拆运带回苏联，这些做法在一定程度上损伤了我国人民对‘老大哥’的友好感情。”
苏联人的行为还给美国人留下了把柄，在苏联人刚刚离开东北的时候，杜鲁门派出的调查团就来到东北，对苏军拆运机器设备一事进行调查。随后，美国人公布了调查报告，说苏联人拆走了100万千瓦以上的电力设备，占东北电力设备的65％，而且都是最新式的设备，留下的全是陈旧的。于是，美国人对苏联人说，你们的战争索赔也太高了。
就连蒋介石对此事也大为不悦。1946年6月，斯大林派苏联驻重庆武官罗申去见蒋经国，转达他对蒋介石的邀请：“斯大林大元帅邀请蒋委员长访问莫斯科，或在边境等地会晤也可。”可是，蒋介石没有给斯大林面子，毫不客气地拒绝了他的邀请。