早在1943年8月7日，丘吉尔就致电斯大林，“希望能够在最近举行三国政府首脑会议”。8月9日，斯大林回电表示同意，并建议先由三国有关代表举行一次会议，作为三国首脑正式会晤的预备会议。在魁北克会议期间，斯大林与罗斯福、丘吉尔商定先召开三国外长会议，为他们亲自参加会谈做准备。此后，三国就会议的议事日程、时间和地点进行了协商。美英希望在英国或某个中立地点举行会议，但斯大林坚持要在莫斯科举行。最后，美英作了让步，同意斯大林的意见。这样，10月18日至30日三国外长会议便在莫斯科举行。参加这次会议的除三国外长外，还有三国的高级军事参谋人员。这次会议是为三国首脑会议的召开做具体1944年1月14日，苏军在列宁格勒反攻德军，图为取得胜利后的苏联红军。准备，与会者的目的各不相同。正如英国外交大臣艾登所说：“每一个主角都有他认为特别重要的议题。俄国人感兴趣的是1944年春在欧洲开辟第二战场，赫尔最关心的是四大国签署关于战争目标和维护和平的国际组织，我的目的是就建立一个同盟国协商与战争有关的欧洲问题的机构达成协议。”这样列入会议议程的有：缩短战争时间的措施的问题、签署普遍安全宣言问题、德国的处置问题以及成立欧洲咨询委员会问题等。
为了尽快结束战争，苏联希望会议明确规定开辟第二战场的日期，因而要求英美对此作出具体的承诺。美英反复表示进攻法国的决定没有任何改变，但必须具备3个条件：西北欧的德国空军力量的削弱；进攻时德国在法国的预备队不超过12个师；在发动进攻的头两个月内，德国无法从其他战场向法国调集15个师以上的兵力。美英实际上不愿承诺开辟第二战场的具体日期，最后在苏联的倡仪下，美苏英三国外长会议在公报中宣布：三国政府一致认为首要目标是结束战争，三国并就缩短对德国及其欧洲卫星国的战争所采取的措施作了开诚布公而又详尽的讨论。
战后德国的处置问题是与会国关注的问题之一。赫尔提交了一份处置德国问题的文件，主要内容有：德国承认彻底失败；赋予联合国家占领整个德国、监督德国经济活动、遣散德国军队的权力；释放战俘和政治犯，解散集中营等。由美苏英占领德国，并成立盟国管制委员会来落实上述措施。艾登则主张分割德国，特别是要把普鲁士分离出去。莫洛托夫表示，苏联完全赞成所有能够使德国将来不再战的措施，但苏联对处置德国的问题缺乏考虑。经过协商，三国一致同意，德国应归还侵占他国的领土，边界恢复到1938年的状态，东普鲁士应从德国分离出去。至于具体细节再作研究。
关于四国签署战争目标和维护和平的宣言问题，赫尔提出后，莫洛托夫表示苏联政府“非常同意宣言提出的原则”，但坚决反对把中国包括在四强之内。赫尔坚持认为应包括中国。他说：“如果一个正在为战争作出重大贡献的伟大国家被排除在外，那将对联合国家的团结在心理上造成极坏的影响。”艾登表示同意赫尔的意见。这样，莫洛托夫也就勉强同意。10月30日，三国外长和中国驻莫斯科大使傅秉常签署了《关于普遍安全宣言》。宣言声明，1943年11月，中、美、英三国政府首脑举行第一次开罗会议。前排左起：蒋介石、罗斯福、丘吉尔、宋美龄。四国将合作把战争进行到底，并将在今后为缔造、维护和平与安全而继续合作：根据平等的原则建立一个普遍性的国际组织，以维护国际和平与安全；四国将以协商而不是以诉诸武力的方式解决争端；通过协商与合作的方式就战后军备控制达成切实可行的协议。这实际上是为战后的安排和未来联合国的活动规定了一些基本原则。
根据艾登的提议，三国同意成立由美英苏三国代表组成的欧洲咨询委员会，以研究与战争结束有关的欧洲问题。但艾登提出在中欧和东南欧建立两个联邦的建议，因遭到莫洛托夫的坚决反对而未能实现。此外，会议还讨论了意大利问题、奥地利问题、惩办战犯问题等。
总之，这次会议就一些重大问题进行了讨论，有的得到了解决，有的已达成原则协议，有的虽存在分歧，但各自交换了意见，从而为三国首脑会晤做了充分的准备。
魁北克会议后，美英苏三国就三国政府首脑会晤的地点进行了多次协商，最后定在德黑兰。罗斯福既想使中国成为美国战时的军事盟友，又想使中国成为为美国战后远东战略服务的盟友，因而多次强调应把中国作为四强之一，他希望这次中国能以四强的身份参加首脑会议，以便讨论远东问题。但是，斯大林坚决不参加有中国参加的首脑会晤。在这种形势下，美英中三国首脑便于1943年11月22日至26日在开罗会晤，以讨论远东问题。
在开罗会议上，军事问题主要讨论了缅甸作战问题。会前，蒙巴顿制定了一个代号为“冠军”的作战计划。根据这一计划，中国军队向缅甸北部、英印军向缅甸西部发动进攻，同时英国海军在孟加拉的安达曼群岛发动一次两栖突击。会上，蒙巴顿向三国领导人提交此计划时，据称为了防止泄密而没有说明英国海军的行动。对此，蒋介石表示不满，提出在陆军反攻缅甸的同时，英国海军须从孟加拉湾发动两栖攻击，以夺取制海权，切断日军补给线。但是，丘吉尔还是老一套，希望绕过缅甸，攻打苏门答腊北部，因而对在孟加拉海湾发动两栖攻击不作任何具体承诺。后来，罗斯福出面调解，并单方面向蒋介石保证，“在陆军反攻北缅时，英国海军必能在南缅同时行动。”然而，蒋介石实际上只是得到一张空头支票。由于英国的坚决反对，加上在德黑兰会议上斯大林许诺对日参战，罗斯福又改变立场，于12月5日电告蒋介石，因欧洲大陆进行的大规模作战需要大量重型登陆艇，“把足够数量的重型登陆艇用来在孟加拉湾进行两栖作战已不可能实行”。这实际上等于取消了从孟加拉湾发动两栖攻击计划。
会上，三国还讨论了战后对日本的处置问题，经过协商，三国确定了几项基本原则，并写进了会议结束后发表的“开罗宣言”。这些原则是：三大国对日作战的目的是为了制止并惩罚日本的侵略；剥夺日本自1914年第一次世界大战以来在太平洋夺取或占领的所有岛屿；把日本侵占中国的领土，如满洲、台湾、澎湖列岛等归还中国；将日本从其凭借武力和贪婪攫取的其他领土上驱逐出去；在适当的时候让朝鲜独立。
在开罗会议上，中美英三方虽然未能在缅甸作战问题上真正达成一致协议，但是，《开罗宣言》的签署不仅表明三国决心把对日战争进行到底，而且表明三国已就战后对日本处置的原则达成了共识，《开罗宣言》也成为战后处置日本问题的重要法律依据。
由美英苏参加的塔尔雅会议和由美英中参加的开罗会议，加强了美英苏中四大国在抗击法西斯轴心国各方问题的合作，为最终打败法西斯，迎来世界和平奠定了坚实的基础。