就在日本方面为田中访华积极做准备工作的同时，中国方面为接待田中访华的各项准备工作也在紧张地进行。周恩来指定由外长姬鹏飞、副外长乔冠华、中日友协会长廖承志、副外长韩念龙等人组成日本组，直接受周恩来领导，脱产住进人民大会堂。对中国政府来说，田中访华前需要做的一件既重要又困难的事情就是宣传，要向人民群众解释政府打开中日关系的决定，说服广大干部和群众理解党和政府的决策。9月初，外交部起草了《关于接待日本首相访华的内部宣传提纲》。5日，周恩来草拟了中共中央转发该提纲的通知。通知要求各级党组织好好学习提纲，作切实的宣传和解释，特别是北京、上海、天津等18个大城市和郊区，要在9月20日前做到家喻户晓。9月8日，周恩来主持中共中央政治局会议讨论该提纲。在毛泽东批示“同意”后，作为中共中央文件下发至各省、市、自治区、各大军区、省军区、野战军、各总部、军兵种、中共中央和国务院各部委，一直到县、团级党委。该提纲主要说明“田中为什么要访华”和“为什么要邀请田中访华”这两个问题。关于田中为什么要访华，提纲认为是“大势所趋，人心所向”。对田中内阁改变20多年来日本许多届内阁敌视中国的政策，愿意解决中日邦交正常化问题，提纲列出了4个方面的原因：一是世界形势的变化，改变了世界阶级力量对比，美国、苏联的反华政策遭到破产，日本反动派敌视中国的政策也同样遭受到破产，日本受到美、苏两个超级大国的压力，它要闹独立性，就不得不改变敌视中国的政策，而中国历来是主张同日本和平友好的；二是中国的国际威望不断提高，特别是联合国恢复中国的合法席位和尼克松访华后，许多国家纷纷与中国建交，促使日本改变敌视中国的政策；三是中日两国人民同日本政府的反华政策进行了长期的斗争；四是日美、日苏矛盾进一步发展，而日本要谋求大国地位，需要借重中国的力量。关于为什么要邀请田中访华，提纲列举了四个好处：一是有利于反对美苏两霸特别是反对苏联修正主义的斗争；二是有利于反对复活日本军国主义的斗争；三是有利于解放台湾；四是有利于缓和亚洲紧张局势。用今天的眼光看，提纲的一些提法带有“文革”时期“左”的色彩，但它反映出了中国领导人当时对世界形势的认识和对日战略思想。
1972年9月25日，田中角荣启程访华。在离开东京时，日本国会各党派全部议员都来为他送行。日本三个在野党都派重要人物为代表欢送首相出访，这是自1956年鸠山一郎为日苏恢复邦交谈判而去莫斯科以来从未有过的场面，显示出在日中邦交正常化问题上空前的超党派一致。当田中一行300人到达北京时，周恩来亲自到机场迎接。整个欢迎场面，与2月份欢迎尼克松时看起来几乎完全一样。但一些细心的记者还是找到了一些微妙的差别：尼克松访华时，中国有43名官员到机场迎接，这回，共有53名官员。
9月27日，毛泽东会见了田中。毛泽东对田中等人说：“你们到北京这么一来，全世界都战战兢兢。主要是一个苏联，一个美国，这两个大国。它们不大放心了，晓得你们在那里捣什么鬼啊。”在与田中的谈话中，毛泽东再次提起“喜欢右派”的话题。他说他曾对尼克松说过：“我这个人现在勾结右派，名誉不好。你们国家有两个党，据说民主党比较开明，共和党比较右。我说民主党不怎么样，我不赏识，不感兴趣。”毛泽东还对田中说：“这回我们也投了你的票啊。正如你讲的，你这个自民党主力不来，那么怎么能解决中日复交问题呢？”“所以有些人骂我们专门勾结右派。”可以看出，在毛泽东的观念里，“左派”与“右派”的观念是非常强烈的，但是他能够从国家利益和战略角度出发，超越意识形态，与右派打交道。
在田中访华期间，周恩来与田中共进行了四次限制性会谈，经过互相妥协，在主要问题上达成一致。9月29日上午，中日双方签署了《中华人民共和国和日本国政府联合声明》，宣告了两国战争状态的结束和邦交正常化。这是两国关系史上具有划时代意义的事件，它不仅对中日两国各自产生了重要影响，而且也对国际局势产生了深远的影响，当然也对中美日三角关系产生了极重要的影响。中日邦交正常化的实现，标志着中美日新三角格局的正式形成。不过，在对华关系上，曾遭受了美国“越顶外交”的日本，却反过来对美国进行了一次“越顶外交”，在与中国关系正常化问题上超越了美国。
五、美国：中日复交中难以避开的第三者
尽管尼克松的“越顶外交”使美国因素不会再象50年代那样成为中日复交的主要障碍，相反，对日本决心加快日中邦交正常化的步伐有一定的推动作用，但是在整个中日复交过程中，美国因素仍然产生了一定的影响。特别是由于台湾因素的存在，使得中日复交谈判充满波折。
田中决定访华的消息公布后，尼克松担心中日关系的发展会影响美日关系和美国在东亚的利益，便邀请田中于8月31日到美国举行两国最高级会晤，以了解田中内阁对华政策的真实意图，并尽可能地劝告日本谨慎从事。在会晤中，田中一再表示，日本仍然坚持日美安全条约，无意采取有违相互安保利益的任何行动，并且保证台湾海峡及其它地方不会发生美国所担心的那样的事情。田中还向尼克松解释日本政府谋求日中邦交正常化的理由：尼克松访华后，日本国内要求恢复日中邦交的呼声非常强烈，政府不可违背民意。不过田中表示，日中恢复邦交后，再维持日台关系是非常困难的，希望美国谅解。为了安抚美国，日本还答应紧急购买11亿美元的美国商品，以减少日美之间的贸易逆差。然而，尽管如此，日本并没有得到美国对打开日中关系的充分理解。在会晤后回答记者的提问时，田中承认：“我不是说美国对日本的方针已经采取了有理解的好意的态度。”他还强调，对于日中建交后日台外交关系不能维持这一点，“期望美国方面表示好意。并不是说美国已经对我访华，对日本与中国的邦交正常化本身已经表示了好意的态度。”大平外相说得更明确：与美国的“对话是困难的”。美国还“规劝”日本不要“完全屈从北京的每个要求”。
不过，由于已有美国“越顶外交”在先，美国也不好对日本有过高的要求。而且日本也觉得占理，正如大平所说：“关于中国问题，不需要在日美两国之间表示同意，或表示反对。”他还说，此次访美并“不是什么访华的一个步骤。访美是访美，访华是访华。”此外，日中接近也符合美国的全球战略利益，而且中国对日美提出的“坚持日美安保条约”未做任何反应，所以“美国方面对日本先于自己同中国建交没有持不同意见”，大平认为“夏威夷大功告成了！”这等于是拿到了去北京的单程机票。
对中日复交影响更大的是台湾因素。这里所说的影响并不在于台湾还象50－60年代那样构成中日复交的一大障碍，因为田中内阁已决定不在维持日台“外交关系”，而是在于日本利用台湾因素在中日复交谈判中向中国讨价还价，为自己争取更大的利益。
在最初的复交谈判中，日方依据条约理论，对中方提出的联合声明方案提出了四点异议。一是关于结束战争状态问题。中方提出的方案表述为：“自本声明公布之日起，中华人民共和国和日本国之间的战争状态宣告结束”。日方坚持，“战争状态结束”问题已在“日台条约”的第一条中得到解决，不能与中国之间再次宣告“战争状态结束”。二是关于中方提出的复交三原则。日方认为应该分开写，三原则的第三条“日台条约是非法的、无效的、必须予以废除”不能写进联合声明，因为“日台条约”是经过正式手续缔结的，日本政府不能视条约本身是无效的。三是关于台湾问题。日方认为，根据旧金山条约，日本已放弃对台湾的一切权利，因而处于没有资格谈论它的归属问题的地位，现在已无必要对此再作出法律上的认定。四是关于赔偿问题。日方对中方主动提出“放弃赔偿要求”给予高度评价和感谢，但又认为，蒋介石已在“日台条约”中放弃了赔偿要求，如果在联合声明中用文字明确表达出来，则意味着“日台条约”从一开始就无效，日方不能赞同。日方提出上述异议，意在用条约理论与中方周旋，耍外交手腕，以便向中方提出更高的要价。就上述意见进行发言的日本外务省条约局局长高岛益郎事前征得了田中和大平的同意。日方的观点，核心内容是台湾问题，每一条都坚持“日台条约有效论”。
对日方的观点，周恩来进行了批驳。他指出：日本要同中国建交，“就要同蒋介石断交，日台条约就自然失效。如果把旧金山和约、日台条约都拿来作根据，问题是无法解决的。那样，蒋介石就变成‘正统’，而我们却成为‘非法’了。”他坚定地表示：“要我们照顾日台条约，承袭日台条约，这是我们决不能接受的。”关于赔偿问题，周恩来特别强调指出：当时蒋介石已逃到台湾，表示所谓放弃赔偿的要求，那时他已不能代表全中国，是慷他人之慨。中华人民共和国是从两国人民的友好关系出发，不想使日本人民因赔偿负担而受苦，所以放弃了赔偿要求。他还说，对中国的举动，日方反过来不领情，甚至还拿蒋介石的话做依据，“是对我们的侮辱”，让“我这个”“温和的人”“简直不能忍受”。
经过谈判，双方达成妥协。在台湾问题和赔偿问题上，日方基本接受了中方的提法。但在另两个问题上，中方作出了让步：“日台条约是非法的、无效的、必须废除”这一条未写进联合声明；“战争状态的结束”则改成“不正常状态宣告结束”。日本在中日复交谈判中的表现给人们留下深刻印象。
中国政府从中日关系的大局着眼，为了减轻田中内阁在中日复交问题上所遇到的阻力，促使其早日作出复交的决断，在田中访华之前就做出了放弃对日本赔偿要求的决策。值得指出的是，不要求赔偿是中国政府的一贯主张。实践证明，中国政府的这一决策对坚定田中访华、与中国实现邦交正常化的决心，克服党内、国内的阻力，统一自民党内的思想起了不可忽视的作用。正是在田中得知中国决定放弃赔偿要求之后，他才开始全力做了为访华铺平道路的三件事：统一党内思想；去夏威夷与尼克松会谈，争取美国的谅解；派特使赴台，对台湾当局做“断交”的事前工作。田中、大平就是抱定“如果中方提出赔偿请求就立即归国”的想法来北京的。然而，放弃赔偿要求无疑等于做出了巨大牺牲。促使中国政府做出这一牺牲的重要因素就是“日台条约”的存在和美台、美日关系的状况。也正是美国和台湾因素的作用，日本才能够在复交谈判中讨价还价，在中国已做出巨大牺牲的情况下提出更高的要求。
六、互补性的三角：中美日三边关系重新定位
中美关系缓和促进了中日关系的发展，而中日建交又对中美关系和日美关系产生了重要影响。中美日新三角格局的形成使三边关系发生了质的变化。
尼克松曾得意地称他的访华之行是“改变世界的一周”，正是这次访问使美国在对华外交上将日本远远甩在了后面。可是仅仅7个月后，日本就赶超了美国，对美国搞了“田中冲击”。对此，正如毛泽东对田中所说的，美国“有一点不舒服，说是他们今年二月来了没建交，你们跑到他们前头去了，心里总有点不那么舒服就是了。”毛泽东的说法不无道理。美国国务院发言人布雷对中日发表联合声明的表态是：“希望促进缓和亚洲紧张局势的方向”。绝无“表示欢迎”的措辞。
美国之所以“不那么舒服”，原因之一是在日美关系上美国有一点失落感。虽然是美国率先接近中国，在发展对华关系上打开了套在日本身上的枷锁，但是美国毕竟不希望日本走得太远，超越美国，尤其是日本竟然不顾美国事先的“规劝”，放弃了对台湾的“义务”。日本的表现表明，田中内阁对美国比佐藤内阁更加不顺从，自主性更强，这预示着“在外交、军事和经济方面与美国紧紧连在一起的日本现在将开展它自己的独立外交。”其实，自“尼克松冲击”后，日美关系就开始发生变化。1972年8月美日首脑会晤地点设在夏威夷的檀香山就很说明问题。在战后的年代里，每位日本新当选首相总是要到华盛顿去“朝拜”美国总统，这已成为一个惯例。而这一回田中却是在虽为美国领土但却是在华盛顿与东京之间的一个地方与美国总统会面。这是非常耐人寻味的。会面地点的选择所隐含的意义是，田中不是作为一个仆从，而是作为一个大国的领导人与美国总统会面的。这次会面，还有一个破例的事情是，尼克松亲自到机场迎接田中。而此前，美国总统从未到机场迎接过日本首相。这已经表明，日美关系的坐标已经开始调整。从此，日美关系将由仆从关系逐渐转化为伙伴关系。这种转变本身就表明美国在亚洲的实力和支配作用在下降。而日中关系的发展正是实现这种转变的重要基础。正如美国舆论普遍认为的那样：“日中关系正常化将削弱美国在远东的影响”。此后，美国在亚洲将主要依靠“均衡体系”来实现其战略目标。日美关系的这种变化无疑有利于中国在三角关系中取得一个比较有利的位置。
美国对中日建交感到不舒服的另一方面原因是在台湾问题上。日本断然割断了与台湾的“外交关系”，不仅使美国支持下的台湾当局更加孤立，而且使美国将来与中国建交时在处理台湾问题上处于被动局面，不得不参照“日本模式”，即“断交、废约和撤军”。这无疑使中国将来与美国处理台湾问题时处于较有利的地位。
中日建交对中美关系的影响，更主要地还是体现在中美两国地缘政治形势的变化及其可能引起的后果上。中国与日本这个东亚大国恢复正常关系，改善了中国的周边环境和地缘政治形势，是中国争取第二个中间地带以牵制美苏所迈出的成功的一步，这“有利于影响美帝、打击苏修”，也“有利于反对复活日本军国主义”。对美国来说，虽然它希望日本在亚洲事务中承担更多的责任，以减轻它自己的负担，同时从抗衡苏联的角度考虑，它也希望日中改善关系；但是面对日本给它的冲击，它又担心日中过分接近会增强日本对它的离心倾向，从而变成一支不符合美国战略利益的力量，并使美国在中美日三角关系中处于不利地位。为了避免这种结局的发生，美国不得不加快发展中美关系。中国领导人的以中日关系影响中美关系的考虑，根据正在于此。