会议确定，正式谈判的第一次会议于1951年7月10日上午10时在开城来风庄举行。
六、正式谈判的开始
1951年6月初，毛泽东同金日成在北京商谈可能到来的停战谈判的方针和方案时，就考虑把恢复三八线边界作为停战的基本条件之一。7月13日，周恩来为毛泽东起草致斯大林电，介绍停战谈判开始两天来的情况和朝中方面对停战谈判议程问题的原则立场。指出：“根据总的形势，我们认为需要坚持三八线和外国军队撤出朝鲜，只是在表达这些问题时需要指出一个总的思想，在从根本上讨论这些问题时，需要解决三八线问题。”“至于外国军队撤出朝鲜，这可在一个单独阶段实施。”
在谈判过程中，朝中代表团根据上述底牌和中朝两党在此问题上的一系列指示，注意把握有理、有利、有节的斗争策略，在采取先退一步，以争取尽快对议程达成协议的情况下，便决心在紧接着的对议程进行实质性讨论中，理直气壮地坚持以三八线为双方军事分界线的主张。因此，当开城停战谈判几经周折得以达成谈判会议议程的协议，谈判会议转入第二项议程，即军事分界线问题的讨论一开始，南日在发言中便阐述了主张以三八线为双方军事分界线的基本原则立场。即：以三八线为军事分界线，双方各自后退十公里，建立非军事区，脱离接触。
南日在提出该方案时，具体阐述了三大理由：一是举世公认；二是公平合理；三是切实可行。
但是，美方首席代表乔埃坚决拒绝朝中方面以三八线为军事分界线的合理建议，于7月27日抛出了预先准备的长篇发言，鼓吹以“实际的军事考虑”和“军事效能”为基础的“海空军优势补偿论”，即所谓非军事区域的划定，要以军事实力为基础，美方的海空军强，其“优势”必须在地面上得到补偿的“理论”。
乔埃认为有三种有军事意义的地区：空中区、海上区、陆上区。他说，联合国军保持着整个朝鲜的空中优势并控制着围绕朝鲜的全部两面洋。
乔埃提出非军事区的纵深约为二十里，应按照容易识别的地面或地形形态加以划定。同时，将事先标定好的，将军事分界线划在深入我阵地后方地区数十公里的地图交与我方，企图以所谓停止地面战斗和海空军活动的“让步”，而攫取我方12000平方公里的土地。
美方逻辑的荒谬性显而易见。略有点军事常识的人都会知道，当时朝鲜战场的地面战线恰恰是两军综合力量较量的结果，如果没有对方的海空军优势，地面上早巳没有对方存在的余地了。显然，“海空军优势补偿论”完全是一种诡辩。
28日上午，朝中方面质问对方，既然你们的空军如此厉害，你们为什么不在你们的海空军掩护下，在你们曾经达到过的平壤——元山一线站住脚？而却一路退到汉江以南呢？“事实上，你方只是依靠了海空军，毫无人道地、违反国际公法地狂轰乱炸，才能勉强地、暂时地维持了你们地面部队的现状，假使没有这种狂轰乱炸的掩护与支持，你们的地面部队早就不知撤到什么地方去了”。
朝中方面在充分论理的基础上强调说，现阶段战场上的形势是处在变动不居之中，而又大体上脱不出三八线地区的范围。“从这个特点，我们不可避免这样一个结论，即在现阶段中三八线近似地反映了你我双方在战场上的态势。因此，即从纯粹的军事观点出发，我们认为以三八线为双方军事分界线是公平合理切实可行的”。
美方代表听我方发言时，面色极沉重。当我方讲到“为何你们又撤到汉江以南”时，乔埃噘嘴，眉毛往上扬，霍治并以拳轻轻击桌，似极愤怒，但又勉强压抑。
轮到乔埃发言了，他要求休会，准备对我实施反击。下午复会，乔埃指责我方，说我在发言中采用了“非常粗鲁的词句”，是“向本代表团虚张声势”。我方南日则回敬对方：“贵方好像已经忘却昨天赋有恫吓与侮辱性的声明。我今天发言中仅对你不正确的单方的发言加以批评而已。”双方你来我往，争论得十分激烈。
第二天，美方又提出了支持其荒谬理论的所谓“防御阵地和部队安全论”。说三八线只是一个纬度线，没有可以利用的地形。“联合国军司令部现在是处在可以防守的阵地上，它不希望放弃这样的阵地，以危及它部队的安全”云云。乔埃在对我方对其“防御论”的驳斥进行辨解时，还以反侵略者自居，标榜他们所主张的充分的防御是对和平的必要等等。
在30日和31日两天的谈判中，双方各持己见，会议陷入僵局。
七、奇特的谈判
事有凑巧，8月4日，朝小方面驻开城警卫部队一个连，布置维护中立区安全的工作时，一部分警卫人员在赴会途中误入双方协议的开城中立区。乔埃在8月4日下午的谈判会上提出了此事。朝中方面经调查确有此事，于5日向美方承认误入，并做出了以后不再发生此类事件的保证。但李奇微为摆脱被动处境，转移世界舆论的责难，便又重演7月12日“记者问题”的故伎，抓住误入会场区这个偶发事件，于8月5日，声明谈判代表不来开会，致使停战谈判会议又一次中断。
6日，朝中方面以金日成、彭德怀名义致函李奇微，再次表明了朝中方面的上述态度，并提议，不致因此次偶然事件而中断谈判会议。
美方利用停会以争取舆论的企图未能奏效，又深知我方不会轻易与之破裂，故乃继续采取无理的纠缠。8月10日复会后，乔埃先是武断地声称：“我们在任何时候都愿意讨论以现在战线和现在军事实际为根据的军事分界线与非军事区。贵方企图讨论以三八线为军事分界线的任何努力，我们都将不予理睬。”当朝中方面南日驳斥对方“海空军优势补偿论”、“防御阵地和部队安全论”，继续坚持三八线的观点时，对方便不再发言，使会议自下午1时38分至3时50分，沉默132分钟，创造了谈判史上空前的奇闻。
在静默之中，乔埃有时两手托腮，有时摆弄铅笔，并不断地从口袋里掏出香烟点燃；他的助手们则或抽烟，或用笔在纸上乱涂乱画。朝中方面南日嘴里叼着象牙烟嘴，眼睛盯着乔埃；邓华和解方、张平山则静静地坐着；李相朝低头用红色铅笔画图。据乔埃回忆当时的情况时说：“我那天发现坐在我右边的白善烨少将满脸怒不可遏的样子，会后他告诉我说，坐在他对面的北韩代表李相朝曾给南日递过一张字条去，用红色铅笔写的朝鲜文，字迹很大，隔着桌子也可清晰看见：‘帝国主义的奴才，比吃人的狗还卑劣！’”
不能确认乔埃的这种说法。当时，朝中方面对美方的这种做法确实十分愤怒、鄙视，但都很冷静沉着，你不说话，我也不说话，就这样“坐下去”。终于，乔埃坐不住了，他说：“贵方有什么意见想发表吗？”我方南日回答：“目前我没有话可讲。”乔埃则继续发言，双方进行了简短的对话，乔埃提议休会，我方表示同意。美方企图以沉默向我施压的“表演”被迫结束。
但更为荒唐的是，8月11日，乔埃又提出了一个与其海空军优势自相矛盾的理由，即联合国军地面部队弱，因此，在军事分界线的确定上也应该得到补偿。在8月12日的谈判会上，美方显得更加蛮横无理，不但拒绝以三八线为军事分界线的基线，而且企图将谈判陷于僵局的责任强加给朝中方面。
自7月26日至8月中旬，耗时半个多月，谈判双方还在确定军事分界线问题上僵持着，激烈的争论占据了每天会议的时间。会场外，接踵而来的是一连串事件的处理和战场上的再次较量。
由于美方在会场外的不断挑衅，停战谈判于8月22日被迫中断。9月上旬，当杜鲁门最关心的“对日和约”和《美日安全条约》获得通过和签订后，美方在国际上要办的几件“大事”已告一段落，特别是李奇微所发动的夏季攻势损兵折将的现实，加之国内反战情绪的高涨，又迫使美方以“紧张”作为筹码的天平向“缓和”一端倾斜，做出了主动承担责任和希望重新谈判的姿态。
10月25日上午，双方代表团在协议的新会址板门店恢复了停战谈判。
此间，谈判双方均进一步研究和准备了在军事分界线上所能采取的最后立场。会议从8月17日开始，也由大会改为小组会的形式进行。重新谈判后，朝中方面在小组会的讨论中，耐心摆事实，讲道理，试图寻求双方共认的“现有接触线”，用具体的数字比较双方方案的合理与否，并于10月31日下午提出了就地停战，稍加调整的确定军事分界线的方案。“稍加调整”，意在照顾对方经常强调的“要有可守的防御阵地”的主张，是朝中方面为和平大局做出的妥协。可美方又在调整上大作文章。于是，11月7日，朝中方面又提出修正案，即，以现有接触线为军事分界线，双方各退两公里为非军事区的建议。但对方却于第二天又毫无道理的提出了要把开城划在非军事区的方案。对方的这种主张当然不会为朝中方面所接受。对方不得已才于11月17日接受了以现有接触线为军事分界线的建议，但又加上了有效期三十天的限制，也就是说，如果三十天内停战协议未能达成，军事分界线按届时的实际接触线加以修正。21日，朝中方面在小组会上提出了修正案。23日，小组委员会就军事分界线问题达成协议。其内容是，以双方现有实际接触线为军事分界线；双方各由此线后退两公里以建立军事停战期间的非军事区；如果军事停战协议在本协议批准后三十天之后签字，则应按将来双方实际接触线的变化修正上述军事分界线与非军事区。
达成原则协议的当天，双方参谋人员即开始校对接触线。经三天半的逐点核对，于27日上午9时半，将标明双方认定的接触线的地图交由小组会讨论并通过。11时，双方代表团召开第28次会议，批准了小组委员会关于第二项议程的协议和按照现有接触线所确定的军事分界线。12月10日，双方参谋人员根据接触线划出了非军事区的南北缘。至此，双方在实质性问题上取得了第一个协议。