朝鲜战争的谈判意外地卡在战俘问题上了。中朝方面坚持战俘全部遣返，美国和南朝鲜坚持“自愿遣返”，两方就此相持不下，以致其他问题解决后，朝鲜战争还是长时间不能停战。由于在以往的谈判中，美国方面实际上没有占到多少便宜，因此，它极力想利用战俘问题为自己在朝鲜战场上所受到的挫折，捞回一些面子。而李承晚政府和蒋介石政府，也抓住这个机会，千方百计地插手其中，想在反共宣传上或充实军力上为自己捞一些好处。这种情况使谈判复杂化并且无限期地拖延下去。谈判拖延到1952年夏天，7月13日美国把它同意的遣返战俘人数从最初的7万人增加到8.3万人之。
1952年7月14日，金日成给毛泽东发了电报，建议接受美国人的提议，尽快就停战问题达成协议。他明确讲，因为几万名战俘，北朝鲜方面正在经受着巨大的损失，仅7月11日到12日夜，平壤居民就因为敌机的狂轰滥炸死伤了6000多人。但是，毛泽东于第二天告诉他说：这样做“必然会使敌人更加自负傲慢并有损我们的形象。”中朝之间的分歧在于，毛泽东认为必须坚持遣返全部战俘，金日成认为这样不利，因为每天损失的人数已经超过了未能得到遣返的战俘人数。
对此，斯大林再度表示了对毛泽东的支持。他指出：“毛泽东是对的。”战俘问题在10月份再度陷入僵局，并导致停战谈判长期休会。1953年2月22日，美国方面首先做出姿态，打算恢复谈判。这一天联合国军司令克拉克发表声明，建议根据(《日内瓦战俘公约》的有关规定，先行遣返病伤战俘。但对美国人的这种态度，毛泽东并不认为重新谈判的条件已经成熟。结果，直到1953年3月5日斯大林突然逝世，在苏联政府的态度首先改变之后，中国方面的态度才得以改变。
苏联政府对朝鲜战争的态度与斯大林在世时有了极大的不同。既然苏联也持如此态度，毛泽东自然不能单方面坚持遣返全部战俘的立场。很快，中国公开表示有条件地接受美国的所谓“自愿遣返”原则。又经过了一系列的交涉，双方终于就战俘问题于6月8日达成妥协。战俘问题基本解决后，朝鲜停战问题也就很快解决了。到7月27日，交战双方正式签订了朝鲜停战协定。至此，朝鲜战争总算是结束了。
必须看到的是，在这个时候、在这种条件下来结束朝鲜战争，对中国未必是一种最好的选择。毛泽东甚至确信部队已经具备了重新夺取汉城的能力。他明确讲：“如果再打八个月，我们可以打垮他们的全部阵地。假如在这之后进行和谈，我们可以取得更有利的条件。”几十年后彭德怀也谈到这一点，他颇为惋惜地说：“当时我方战场组织，刚告就绪，未充分利用它给敌人以重大打击，似有一些可惜。”整个朝鲜战争中，最让中国人感到遗憾的其实就是战俘问题，这不仅仅是因为中国最后只得到了7110名战俘，更重要的是，1.4万名志愿军战俘“拒绝遣返”这件事本身，便利了美蒋的反共宣传，有损于新中国的政治形象。