1972年5月22日～30日，美国总统尼克松应邀访问前苏联，同前苏联领导人勃列日涅夫等人就“苏美关系和当前国际局势的根本性问题”进行了会谈。这是战后27年来美国总统第一次访问前苏联。1969年1月尼克松就任总统以后，宣布苏是美的主要竞争对手，同时又是“谈判的对手”，提出美苏关系应由“对抗的时代”进入谈判的时代。当年11月就开始了美苏限制战略核武器第一阶段的谈判。两国在对抗的同时，双边关系也有发展。尼克松这次访苏是继他1972年2月访华以后的又一次重大外交行动，为举世关注。会谈结束后，双方发表了《美苏联合公报》、《美苏相互关系原则》，并签署了关于限制反弹道导弹系统条约、限制进攻性战略武器的某些措施的临时协定等7项文件以及建立美苏联合贸易委员会。
会谈表明，美苏双方确认了战略核力量的均势地位。双方在发表的文件中表示要“尽一切努力来防止战争威胁并创造促进缓和世界紧张局势和加强普遍安全与国际合作的条件”，表示要以“和平共处”作为发展两国相互关系的基础，双方保证将“防止出现可能使两国关系危险尖锐化的形势”，“将尽一切可能避免军事对抗和防止爆发核战争”，“将随时在相互关系中表现出克制精神并将准备进行会谈和以和平方式解决分歧”。
基辛格认为这次最高级会谈的根本成就在于它规定了西方国家和苏维埃制度共处的基本原则。尼克松则认为，它为美苏“建立一种新型关系奠定了基础”。尽管尼克松的话有些言过其实，因为一次美苏会谈远不能解决影响和阻碍两国关系发展中的根本性问题。但这次会谈的成果还是相当可观的。它使两国关系有明显改善，并受到国际舆论的普遍重视和欢迎，被认为是战后东西方关系出现缓和的一个转折点。西方一些舆论甚至把从1972年5月开始的莫斯科最高级会谈到1973年中东战争爆发前的这一段时间称为所谓“美苏缓和的全盛时期”。
1973年6月16日～25日，苏共中央总书记勃列日涅夫对美国进行了正式访问，与美国总统尼克松举行了第二次首脑会谈。双方就美苏关系和共同感兴趣的国际问题，特别就印度支那、欧洲安全与欧洲共同均衡裁军和中东问题等进行了范围广泛的会谈。访问期间，勃列日涅夫还分别会见了美国一些国会议员和许多企业家，同他们交谈扩大苏美经济关系等问题。6月25日双方发表了长达25页的联合公报，强调刚举行过的讨论是双方关系建设性发展的里程碑。同时，两国签订了《关于进一步限制进攻性战略武器谈判的基本原则》、《美苏关于防止核战争协定》等13个协定。
尼克松和勃列日涅夫都认为双方签订的这些协定加固了他们一年前在两国关系中奠定的强大基础，并认为其中以《美苏关于防止核战争协定》最为重要。尼克松称它“不仅是我们两国关系中的一个划时代协定，而且对世界来说也是一个划时代的协定。”勃列日涅夫也说：“我们签订的一切协定都是重要的，但防止核战争协定特别重要”。双方还同意在1974年底以前就限制核武器问题达成永久性协议。虽然勃列日涅夫这次访美达成了一些协议，两国关系的缓和又向前迈进了一步。但这种缓和以及会议所取得的成果，并不能阻止美苏在世界范围内的争夺和进行激烈的军备竞赛的势头，而且这种建立在对立基础上的美苏缓和更经不起风吹雨打，一遇利害冲突缓和就不见了。仅过4个月之后，在中东十月战争刚一停火，当尼克松政府获悉前苏联有可能出兵干涉中东局势时，便立即下令美军处于全球戒备状态，不惜用战争威胁与前苏联对抗，便是最突出的一例。
美苏首脑华盛顿会谈后，按预定计划，美国总统尼克松于1974年6月27日～7月3日再次访苏，同勃列日涅夫举行了他们之间两年内的第三次首脑会谈，就“美苏关系和当前世界局势的基本方面”“交换了意见”。会谈结束后，双方签署了《联合公报》、《美苏限制地下核武器试验条约》、《美苏关于限制反弹道导弹系统条约议定书》等10项文件。由于双方在限制进攻性战略核武器、欧洲、中东等重大问题上都没有取得进展，从而使会谈成果甚微，仅签署了一些一般性文件。关于限制进攻性战略武器问题，是这次会谈讨论的重点。由于双方都坚持要限制对方而加强自己，不仅使会谈未能达成协议，反而暴露出新的分歧。
双方在《联合公报》中提出将在1977年前签订一项有效期至1985年的新协定，而只字不提在华盛顿会谈时双方确定将于1974年签订一项全面限制进攻性战略核武器的永久性协定的问题。关于限制地下核武器试验问题，双方商定各自从1976年3月31日起，禁止、防止和不进行当量在15万吨以上的核武器试验，但仍可进行小当量的核武器试验，而且还规定它的各项条款皆不适用于“双方为和平目的而进行的地下核爆炸”。关于限制反导弹防御系统问题，双方商定，将原规定的各2个部署区域减为1个，即美保留北达科他州发射场，苏保留莫斯科州发射场。这次会谈与前两次相比，美苏缓和的势头明显放慢。
“水门事件”的冲击使尼克松下台已无可挽回。据基辛格讲，当前苏联方面一觉察出“水门事件”的严重性，就使外交活动的速度几乎立刻放慢。尼克松既然可能垮台，前苏联方面“就没有必要把总书记的威信牵扯进去”。尼克松已难有作为，勃列日涅夫在观望形势，会谈变得“谨小慎微”。在克里米亚，两位首脑还商定要在1974年底以前再举行一次“微型最高级会谈”，谋求在限制进攻性核武器方面达成协议。但到当年8月尼克松就因“水门事件”丑闻而被迫辞职。
1974年福特接替被迫辞职的尼克松继任美国总统，勃列日涅夫于10月向美国提出举行新的苏美首脑会谈建议。最后双方商定于11月23日至24日在前苏联远东的符拉迪沃斯托克（海参崴）举行美苏首脑工作会晤。会晤结束后，双方发表了联合公报和关于限制进攻性战略武器的联合声明。公报强调，双方“决心使美苏关系改善的过程不断发展并不致逆转”。声明宣布，双方在“同等安全的原则”基础上，达成了一项在10年内美苏拥有的核导弹总数相等和拥有的多弹头导弹总数相等的初步口头协议，并准备在一周内换文，由口头协议变成书面协议，以便第二年签署。协议规定，在今后10年内，美国和前苏联任何一方所拥有的进攻性核武器的运载工具的总额限定为2400件，其中能用于运载分导式多弹头导弹的运载工具不得超过1320件。这个限额远远超过了当时两国实际拥有的运载工具数，而且协议只限制数量，对质量则不加限制，这就为美苏进行新的军备竞赛留下了后路。
在这次会谈中，双方还商定，在1980年和1981年前就1985年后如何进一步限制和削减战略武器的问题进行谈判。会晤后，基辛格对记者说：“这一联合声明标志着我们近年来一直在限制战略武器谈判中所谋求取得的突破”。当时国际舆论对会晤结果也大多持欢迎和乐观态度。但随后的事实表明，人们对会晤的结果看得过于乐观，美苏军控谈判充满荆棘，不断陷入僵局。
1979年6月14日～18日，美国总统卡特和前苏联最高苏维埃主席团主席勃列日涅夫在维也纳举行了两国首脑会晤，以正式签署美苏第二阶段限制战略武器条约。美苏关于第二阶段限制战略武器协议的谈判从1972年11月开始，历经7年之久，先后举行了约300次会议，直到1979年5月上旬双方才达成原则协议，随后宣布两国首脑将举行这次维也纳会晤，以正式签署这些协议。双方均强调这次会晤的重要性。两国首脑在会晤中还讨论了关于全面禁止核试验条约、核不扩散、反卫星系统、常规武器转让、化学武器、放射性武器、中欧共同裁军以及印度洋等问题，但没有达成协议。
双方在讨论有关非洲、中东、东南亚等地区局势问题时，意见分歧很大。6月18日，卡特和勃列日涅夫签署了《美苏第二阶段限制战略武器条约》，从而结束了这次为期4天的会晤。此项条约是这次首脑会晤签署的惟一的一项文件。条约长达43页，其中包括有许多复杂的技术性条款。条约规定各方可以拥有的战略核武器总额暂定为2400件，到1981年将减少到2250件，其中分导式多弹头导弹和装载巡航导弹的轰炸机不得超过1320件。
条约之外还有以下附件：前苏联关于“逆火”式飞机的声明、美苏两国关于建立进攻性战略武器数额依据的谅解性备忘录、关于美苏在条约签字那一天拥有的进攻性战略武器的数目的声明以及关于今后限制战略武器会谈的原则和基本方针的联合声明。18日还发表了关于这次会晤的美苏联合公报，公报说，双方除签署了上述条约外，还讨论了关于美苏关系中的基本问题和一些紧迫的国际问题。公报强调了“完全平等”和“同等安全”原则以及“全面执行”双方达成的各项协定的重要性。美苏首脑在维也纳签署的这项条约尚待两国立法机构批准方能生效。
6月21日，苏共中央政治局、前苏联最高苏维埃主席团和前苏联部长会议发表通告，对条约“表示深为满意”，但美国的反应则不同，当卡特将条约提交参议院辩论时，遭到不少参议员的批评与反对。1979年12月，当前苏联出兵阿富汗后，卡特为抗议前苏联的侵略行为有意将这一条约搁置起来。1981年1月里根上台后，又明确提出要重新谈判第二阶段限制战略武器条约。美苏关于限制战略武器的谈判陷入僵局状态。
