1949年12月6日，毛主席登上北上的列车，前往莫斯科，这是时年56岁的他第一次出国。毛主席这次访苏之行的主要目的有两个：第一是与斯大林就中苏两国间重大的政治、经济问题进行商谈，工作重点就是处理好1945年国民党与苏联所签订下的《中苏友好同盟条约》，这是严重损害了中国主权的一个不平等条约；第二才是庆祝斯大林七十大寿，并对苏联进行参观访问。
抵达莫斯科的当晚，毛主席就到克里姆林宫拜会了斯大林，他得到了罕见的礼遇。双方进行了海阔天空长达两个多小时的谈话，内容涉及中国目前的军事、经济、政治等各个领域。
最后，斯大林再三问毛主席：“你来一趟苏联很不容易，所以我们这次应该做点什么？你有些什么想法或者愿望？”
毛主席说：“恐怕是要经过双方协商搞个什么东西，这个东西应该是既好看，又好吃。”
两人谈到了若干实质性问题，但一涉及中苏条约问题，斯大林就有点顾左右而言他。毛主席只好暂时作罢。
苏方继续在形式上礼遇毛泽东。然而，毛主席并不看重这些，他要斯大林解决实质性问题。终于，他在祝寿的第二天便约谈苏方联络员柯瓦廖夫，提出谈判中苏条约问题。没过几天，毛主席与斯大林举行第二次会谈，会谈长达五个小时，涉及国际共产主义运动的很多大问题，但斯大林就是对中苏条约避而不谈。
转眼间毛主席来苏十多天了，各国的代表团都纷纷回国去了，但唯独他没有走。斯大林几乎每天都让人打电话来询问毛主席的生活过得是否安适，但始终不提签约之事，也不再会见毛泽东，没有安排非任何其他苏共高级领导人与毛泽东会谈。
懂得忍耐的毛主席此时也按捺不住了。有一次，柯瓦廖夫和翻圣费德林来看望毛主席，毛主席忍不住发了火，说道：“我到苏联来，并不是单纯为斯大林来祝寿的。你们如果还想要保持之前跟国民党间的条约，那你们就保持好了，过几天我就会走。我现在的任务只有三个：吃饭、拉屎、睡觉。”这明白无误地是讲给斯大林听的，表达了对斯大林不准备签订新约的强烈不满。
毛主席长时间逗留莫斯科，引起西方资本主义阵营的种种猜测，一时谣言四起，甚至有人认为斯大林软禁了毛泽东。为了戳穿谣言，经双方同意，由苏方起草了一个毛主席答塔斯社记者问的谈话稿，并在苏联《真理报》上发表，谣言随即不攻自破。
谈话稿里有这样的对话，记者：“你在这里打算还待多久？”
毛主席：“还等候一个时期再走，等着签订中苏条约。”
这表明，斯大林决定跟中国谈中苏条约的问题了，不久前的那些借口都不是问题了。
至此，毛主席的心情豁然开朗，精神特别好。他开始到苏联国内参观访问：拜谒列宁墓、访问列宁格勒(现为彼得格勒)、参观波罗的海。毛主席驱车前往波罗的海的喀琅施达要塞，站在厚厚的冰层上，他举目眺望，并发表感慨：“这里真的是千里冰封啊。”
他还笑着说：“我的愿望是要从海参崴(现为符拉迪沃斯托克) ——太平洋的西岸， 走到波罗的海一一大西洋的东岸，然后再从黑海边走到北极圈。到那时我就可以说，我已经把苏联的东西南北都走上了一遍。”陪同的工作人员听到这番话，顿时活跃起来，鼓起掌来。
会谈涉及很多具体问题，少不了周恩来总理的参与。
按照毛主席的要求，周恩来总理带来了一个阵容不小的工作班子。经过一个 月的谈判，1950年2月14日，中苏两国签订了《中苏友好同盟互助条约》等条约。
毛主席第一次访苏所取得的成果还是很丰厚的。这次访苏，不仅维护了中国的民族尊严和国家的主权，还提高了中国在国际上的地位，同时也用条约的形式将中苏友好合作的关系固定了下来，为新中国的全面发展提供了良好的条件。
