周恩来指出，双方应该把会谈的重点放在政治问题上，从政治上寻求缓和紧张局势的办法和措施。他同时谈了台湾问题，揭露了美国制造台湾海峡紧张局势的图谋，指出联合国在朝鲜问题和中国代表权问题上的态度是不公正的。
哈马舍尔德一边为美国人辩解，一边打着联合国宪章的招牌，拐弯抹角地想把美国间谍案同联合国扯到一起。双方围绕各自的立场你来我往，意见分歧很大，以至于使周恩来在一次会谈时说："我认为遗憾的是，我们共同的见解竟如此少，不同的意见却比较多。"
1月10日下午双方举行最后一次会谈，同前面相比，这次会谈的气氛显得融洽一些。会谈中，周恩来表示，可以允许美国犯罪分子的家属来中国探望，具体做法可以交给中美两国驻日内瓦的总领事去谈。当时中国政府出于人道主义考虑，同时也希望通过让这些罪犯家属亲眼看看我人民政府对美国罪犯的教育改造，揭穿美国政府所谓中国政府虐待美国囚犯的谎言，所以，同意家属来华探视。
哈马舍尔德返回美国后，斡旋活动仍没有停止。4月23日，周恩来表示："中国人民和美国人民是友好的。中国人民不想同美国打仗。中国政府愿意跟美国人坐下来谈判，讨论缓和远东紧张局势，特别是缓和台湾地区紧张局势的问题。"
当时中美高度敌对的状态下，周恩来这个出人意料的声明，表明了中国政府寻求和平的愿望和诚意，在国际上引起了反响。美国国务卿杜勒斯随后也表示，中美坐下来谈判是有可能的。于是，中美双方同意派出大使级的代表在日内瓦会晤。中美将举行大使级会谈的消息一传出，世界各国媒体十分关注，各报记者纷纷向中国驻瑞士公使馆和驻日内瓦总领事馆打探消息。
中央对中美大使级会谈很重视，决定由中国驻波兰大使王炳南担任中方谈判代表。而美国派出的谈判代表则是在日内瓦会议上跟王炳南谈判的那位美国驻捷克大使约翰逊。外交部还成立了由章汉夫、乔冠华等参加的会谈指导小组，按照周恩来的指示，制定了会谈方案和对策。当时我方是做好了大使级会谈的基础上，进而举行外长级会谈的准备。为了争取会谈的主动权，中央决定在会谈开始之前，释放阿诺德等11名美国间谍，但不包括唐奈和费克图。
7月30日，外交部电告王炳南大使，中央决定在中美大使级会谈前，以服刑期间表现较好为理由，由最高人民法院宣布提前释放阿诺德等11名美国间谍，指示王炳南在第一次跟美方会谈时抢先宣布这一决定。在此之前，监狱方面特意安排犯人们洗了澡，理了发，他们感到要有什么事情发生，但是，谁也没想到是要提前释放他们。
当法官宣布释放决定时，这些人开始都不敢相信，过一会儿当他们确信这一切都是真的时，罪犯们顿时异常激动，有的痛哭流涕，有的连连伸出大拇指，用半生不熟的中国话连声说："中国伟大，中国伟大。"还有的赶紧拿出他们的打火机等，硬塞到看守人员的手里，表示感谢。随后，监狱方面逐一发还了他们的个人物品，接着安排他们聚餐，但是，这些人激动得什么也吃不下去。在办理释放手续时，他们的情绪还是非常激动的，包莫在释放证上签名时，手有些发抖。
