哈马舍尔德在京斡旋
1955年1月5日下午，哈马舍尔德一行抵达北京。当天下午4点半，周恩来在中南海西花厅会见哈马舍尔德，章汉夫、乔冠华等外交部人员陪同会见。
会谈中，哈马舍尔德很会说话，他首先向周恩来表示敬意，感谢对他的邀请和接待。接着说，由于中国在亚洲的重要性，他很久以来就想跟周恩来建立个人联系。虽然他这次来包含一些复杂的情况，但他深信会谈是会有成效的。
周恩来对哈氏的来访表示欢迎，称他为中国人民的新朋友。哈氏听了非常高兴。
从第二天下午开始，双方在中南海西花厅进行正式会谈，双方一共举行了四次会谈。会谈当中，周恩来重申了中国在处理美国间谍案问题上的立场，强调中国政府对此案的处理完全是中国的内政，联合国关于这个问题的所谓决议案中国是决不能接受的。
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。
哈马舍尔德提出中方是否可以提供美国间谍的生活照片。周恩来答应可以，因为时间关系，只能交给瑞典驻华使馆，由其转交哈马舍尔德。
哈马舍尔德对此感到非常高兴，一再表示感谢。从他个人的角度来说，有了这个结果，也算不虚此行。
1月11日上午，哈马舍尔德一行乘专机离开北京。
哈马舍尔德返回美国后，斡旋活动仍没有停止。4月26日，瑞典驻华大使转来联合国秘书长哈马舍尔德致周恩来的一封信，仍是希望中国政府能够释放在押美国间谍。随信还附了12封美国在华罪犯家属给周恩来的信。这些信实际上是在美国政府的策动下写的。
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。
美国政府当然不希望这些家属到中国来。当时美国国务卿杜勒斯曾写信给每个美国间谍家属，不允许他们到中国去。在美国政府的蒙蔽、压力下，一些原本希望来中国探视的家属改变了计划。在这些信里，美国罪犯的家属一方面感谢中国政府对在押犯人道主义的对待，另一方面，则恳请中国政府能够将他们尽早释放。
信中说：感谢中国政府同意犯人家属来华探访，但来华路途遥远，在监狱会见亲人徒增悲痛，不如把他们早日释放。
中国政府完全看透了美国政府的用意，经过研究，决定以中国红十字会的名义给他们回信，信中说：收到你们经哈马舍尔德先生转给周恩来总理的信。周恩来总理对于你和你的家庭困难处境深表同情。你们不能到我国来探访你的儿子(丈夫)，我们感到很遗憾。但是无论你在什么时候能够前来，中国红十字会总是准备帮助你的。
中国政府的策略之举，使美国政府的企图没能实现。那些罪犯家属虽然没能来中国，但是对中国政府的做法表示了赞赏。
中国宣布提前释放11名美国间谍
几乎是同时，中美两国驻日内瓦的总领事关于此事的谈判一直在进行当中，美国方面竭尽全力施压想使中方释放在中国的美国间谍罪犯，中方则要求美国不得阻挠中国留学生回国。双方针锋相对，谈判异常艰苦，而由于美国人缺乏诚意，会谈成效甚微。
在出席亚非会议，周恩来抵达万隆的同时，中方释放了4名因从事间谍活动被捕获的美国飞行员。
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。
7月13日，新任英国驻华代办欧念儒来到外交部，向周恩来总理兼外长递交委任书。在随后的谈话中，欧念儒说，他今天上午接到英国外交部的指令，要他转达美国政府致周恩来的口信：
你们和我们在日内瓦的领事代表们曾经在过去一年中对于愿意回到他们各自国家去的平民的遣返问题有过间断的会谈。结果对我们来说是令人失望的。有人建议，如果这些会谈是在更有权力的一级上进行的话，则将有助于这个问题的解决，这也将有利于进一步地讨论和解决我们双方之间目前有所争执的某些其他实际问题。如果你对此赞同的话，我们将指定一个大使级的代表在上述基础上同你们相当级别的代表于相互同意的日期在日内瓦会晤。
欧念儒转达完口信接着说，英国政府认为这个建议是有用的，英国政府希望中国政府能接受这个建议。
周恩来表示，对于美国政府的这个建议，中方研究之后会通过英国代办处给予回复。7月15日，周恩来召见欧念儒，对美国的建议给予答复，通过英国政府转达给美国政府的口信：
在过去一年中，我们对于美国在华侨民的情况，曾经向你们作了适时的和具体的通知。但是，关于中国在美国的侨民，特别是中国在美国的留学生，我们却没有得到应有的和适当的回答。因此，一年来中美双方在日内瓦会谈的结果，对我们来说是更不能满意的。我们认为你们来函中所述及的建议是有用的，即中美在日内瓦的会谈在更有权力的一级进行，以便有助于双方平民回国问题的解决，并且有利于进一步讨论和解决我们双方之间目前有所争执的某些其他的实际问题。我们将按照这个建议派出大使级的代表同你们的相当级别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。
当晚10点50分，在8名警员的押解下，他们登上汽车，前往前门火车站。一路经过德胜门、鼓楼、景山、天安门，犯人们兴奋地四处张望，不停地向翻译人员询问这是哪里。当经过天安门的时候，所有的人都涌到车窗前睁大了眼睛凝望，神情异常兴奋。
8月4日中午阿诺德等人抵达深圳，在办理完相关手续后，将他们带到罗湖桥头，转交给等候在那里的美国空军中校联络官。
中国释放11名美国间谍的举动，引起国际社会的普遍好评，其中曾参与斡旋的印度、缅甸等国政府，都对中国政府为缓和远东紧张局势作出的努力表示赞赏。
7月底王炳南抵达日内瓦。8月1日中美大使级会谈正式举行。无论是中方代表王炳南，还是美国代表约翰逊，都没有想到这一谈就是9年，没达成任何协议。
