双方第一次会面仅有叶公超在场翻译。为避免杜勒斯此行有碍蒋介石的面子，“国府”刻意把杜勒斯来访塑造成美方对台湾当局的支持，隐瞒美国迫使蒋介石配合的不光采；叶公超并多次代蒋介石传话，要求杜勒斯起码在来访后的两周内不要公开谈裁减部队数量等问题。
杜勒斯在会晤中先提醒，美方担心金门与对岸过于靠近，任一方蓄意挑衅，将酿成世界大战，以致艾森豪威尔的密友几乎都不赞成美国协防外岛。他开门见山地以台湾当局在联合国等国际地位为由，提醒保留外岛如造成有碍和平因素，对台湾当局并无助益，希望蒋介石就外岛问题作一和平意愿表示，厘清外界疑虑。
蒋介石则强调他并无意借此挑起世界大战或把美国拖下水，甚至就是因为担心轰炸机场或炮兵阵地会引发国际疑虑，所以严饬所属暂不得采取任何报复行动。反倒是美国对他“根本缺乏信任”，多方牵制。他也指出，如果坐视大陆方面谈谈打打而没有行动，可能将拖垮台湾士气。
隔天上午双方改在“总统府”进行第二轮会谈，“副总统”陈诚、“总统府秘书长”张群、“外交部长”黄少谷、“国防部长”俞大维均与会。但杜勒斯劈头丢出一份令人尴尬的书面声明，指责蒋介石黩武好战，同时无意停止内战的挑衅做法很容易引发世界大战，他并要求蒋介石为防止被消灭，就应该表明不主动用武力打回大陆，避免突袭等挑衅行动，同时推动金马裁军，并放弃外岛作为内战或反攻跳板等构想。他甚至提醒，如外界质疑蒋介石有意引发大战，极可能若干国家将撤销对“中华民国”的承认，转而承认中共政权。
◆金门炮战期间，蒋经国（右二背对者）来到金门巡视，展现身先士卒的政治姿态作为蒋介石最放心的驻守，蒋经国在“金门炮战”前后奉命视察金门达123 次之多。这里遍布他的足迹，蒋经国视察防务、鼓励士气，太武山内还建有他简单的起居室。在金门人的心中，蒋经国塑造了受敬重的形象，1989 年，蒋经国逝世次年，金门修建了他的纪念馆。遗憾的是，蒋经国去世前，虽解除了台湾本岛的“戒严”，但金门仍是军事管制区。（上图）
蒋介石第一时间仅表示保留意见，同时表示，“不会在任何情况下牺牲革命之原则”，但黄少谷会后则立刻向美“驻台大使”庄莱德抗议，认为杜勒斯此举形同要蒋介石接受“两个中国”，让两岸分离现状永久化，势必动摇国本。
◆蒋经国乘小舟到马祖闽江口巡视防务
抵台之后的蒋介石，对“反攻大陆”念念不忘，从未停止过规划派遣部队协助作战。自1955 年起，蒋介石展开更具体的反攻计划，初期锁定福建与广东登陆作战，研究以金马为阵地，于厦门与福州两地登陆进行自主反攻。蒋经国替父多次往返于台湾与马祖之间巡视。（下图）
认为美国要他向中共“投降”的蒋介石要叶公超转告杜勒斯，美国认为自己手上握有一张可以遗弃“中华民国”的王牌，但他宁可放弃联合国的席位，也要保留大陆同胞对他的信心。
晚间蒋、杜在官邸开始第三轮会谈，双方即撕破脸。杜勒斯听到蒋介石提及主动攻击大陆方面炮阵地的构想，直言正如大陆方面炮火并未对金门阵地造成毁灭性破坏，美国军方也无人相信蒋介石能用传统武力消灭大陆方面炮火，他反问，蒋介石是否要美国发动核子战争？
被杜勒斯抢白的蒋介石，转而提议美国可考虑提供小规模、威力较低的战术性核子武器，但杜勒斯立即强调，没有蒋介石期待威力低于广岛爆炸而又能在金门使用的核武器，任何战术性武器势必杀伤百万人。杜勒斯甚至说，此举除人员大量死亡、原子尘扩散，如同广岛长崎事件重演，也将导致苏联以原子弹报复，到时台湾地区也全毁了。［其实早在1954年台海发生一江山、大陈岛攻防战时，美方内部即初步触及是否使用原子弹对付中国问题，但意见不一，蒋介石听到美国军方有意出使用原子武器的想法，仍提醒此举大不利民心，非到万不得已，绝不能使用。杜勒斯来台，核武器成为会谈议题之一。］
蒋介石随即改口，正如他首度与杜勒斯会谈强调，“国府”无意引发世界大战，所以动用核武器如将掀起世界大战，他不希望使用，但希望美方拟订防御外岛的长期计划，或授权台湾空军轰炸大陆方面交通与补给线。
双方针锋相对延伸到最后一天上午11点“联合公报”内容商议上，地点还是在官邸一楼会客厅举行，蒋介石邀杜勒斯赴二楼书房做最后敲定，在场仅有宋美龄，并由叶公超翻译。会谈中，重申没有意愿对中国人民动用核武器的蒋介石，虽辩称金马不保，台湾地区也将失守，杜勒斯却说了重话，批评蒋介石是把台湾命运维系在金马这些蕞尔小岛上。
强大压力下，美国迫使蒋介石同意在缩减金马驻军上让步，同时承诺对大陆行动由军事性质转变为强调政治，美方则以供台武器性能改进作为交换。但由于蒋介石强调炮战关头讨论减军会造成不良影响，因此会后签订“中美联合公报”仅重申双方团结一致，美方也同意基于防卫密切关联，依条例保卫台澎金马，并未把金马裁军写入“公报”。
只是“公报”第六条内容却意外引发新争议。首先，条文强调“美国政府承认‘中华民国’是‘自由中国’的真正代言人”，似暗示“中华民国”只是“自由中国”，也就是台湾地区代言人，而非全中国代言人。此其一。［英文版条文中，所谓“自由中国”的代言人，用的是“FreeChina”，似有专门指涉“中华民国”的意涵，国民党认为暗示“中华民国”已不代表全中国，凸显有“两个中国”，因此紧急和美国磋商，把条文改成小写的“freeChina”，凸显代表的是“自由的中国”，才降低了争议。］
其次，更关键的问题在于原本杜勒斯带来的“联合公报”，第六条强调“‘中华民国’本身将永不为重建中国大陆上之权力而发动战争”。但蒋介石审阅后觉得不妥，因此把第六条全数删去并要求改写，共识条文改为，“‘中华民国政府’认为恢复大陆人民自由乃其神圣使命，并相信此一使命之基础，建立在中国人民之人心，而达成此一使命之主要途径，为实现孙中山先生之三民主义，而非凭借武力”。
◆蒋介石、蒋经国父子参观美国“勇往”号航空母舰。美国第七舰队在台湾海峡出现，搅动两岸对峙，也成为蒋氏父子内心重要的心理保证。故蒋氏父子对此极为重视。但他们没有料到，第七舰队的出现，使他们与祖国大陆越来越远。
由于此条似暗示蒋介石已同意放弃武力反攻，与国民党基本国策差异太大，沈剑虹等人见到“联合公报”后，通过黄少谷紧急递字条到二楼书房，要求叶公超反映，此句似暗示蒋介石同意放弃武力条款，“光复大陆”决心已变，影响甚大，宜审慎为之。
但蒋介石与宋美龄当场对“联合声明”未有任何改动。不过蒋介石事后紧急召见叶公超，解释“联合公报”强调“光复大陆的政治基础”别具重要性，但非承诺放弃武力，更未提及任何放弃武力“反攻大陆”的说法，希望他对外澄清。但事态发展明显，美方系通过公报同意协防台湾地区，但反对蒋介石以登陆、空袭等方式反攻，或武力封锁福、厦，美方甚至提醒叶公超，他的对外澄清不可被解释为否定“联合公报”。
自此两岸关系进入全新阶段。10月25日，中共发布毛泽东以国防部长彭德怀名义撰写的《再告台湾同胞书》，并宣布“双日停火”，以利国民党长期固守；也就是在两岸都有维护中国既有领土主权完整前提下，将原先逐步攻占沿海岛屿，继而解放台湾的战略，修改为台澎金马问题须一缆子解决的新方针。
◆蒋经国与黄杰巡视金门（摄于1960 年初）
黄杰自1958 年起任“警备总司令”，蒋经国任“行政院政务委员”，主持“退委会”。照片中的蒋经国身着军装，黄杰则穿着西装，两人乘着当地特有的交通工具，把金门的各处都看了一遍。私交甚笃的二人在金门巡查期间做了很多功课，博得民众青睐。
至于“国府”金马驻军也在美方要求下逐步减少，蒋介石随后并在“光复大陆设计委员会”上承诺，“反攻大陆转由主义为主，武力为从”，暂时化解了美方的疑虑。相对地，中国的主动出击也让中苏间裂缝持续扩大，影响国际情势甚巨。此后台海危机便在打打停停情况下，逐渐冷却，两岸也私下陆续展开寻求和平解决争端的尝试。