952年6月18日发生李承晚政权"释放战俘"这一事件以前，中朝方面已决定在停战协议上签字，双方代表议定在朝鲜战争爆发3周年之日即6月25日举行停战协定签订仪式，彭德怀也于6月18日由北京启程去朝鲜参加签字。
南朝鲜当局强行"释放"战俘的事件发生的第二天，6月19日毛主席致电李克农并告金日成、彭德怀，对形势进行了分析，并指示应采取的对策。
同一天，周恩来接见印度驻华大使，表明了中国政府的态度。指出：李承晚胁迫不直接遣返的朝鲜人民军被俘人员离开战俘营一事，是美国纵容李承晚集团干的，性质十分严重。
6月20日彭德怀到达平壤后，鉴于南朝鲜方面破坏停战，为确保停战协议签字后的和平局面，主张推迟签字。当天他向毛主席建议："拟再给李承晚伪军以打击"，并说服了急于在协议上签字的领导人再打一仗。


6月21日毛主席复电彭德怀表示："再歼灭伪军万人，极为必要"。
在志愿军积极准备展开攻势的同时，中国方面也进行了一系列外交努力和谈判斗争。
7月8日，毛主席致电志愿军谈判代表团，要求复会后暂不向对方提修正军事分界线问题，而推迟到18日左右作出肯定的回答；停战签字日期，须推迟到7月20日以后。"我们的方针仍然是掌握主动，争取停战。如果能争取停战签字，则不论李承晚参加停战与否或参加了而在停战后还是破坏，我们均可以停战协定的签字来瓦解联合国军阵营和美、李军队的士气。如果不能签字，则主动权仍在我们手中，可以继续在政治上、军事上打击敌人。"
7月8日深夜，周恩来接见印度驻华大使说明：我们愿意停战。我们的目的就是达成停战，召开政治会议求得和平解决朝鲜问题，然后为远东问题的和平解决而努力。
7月10日，停战谈判代表团大会休会20天后复会，朝中方面代表马上向美国代表提出质问，要求回答"联合国军司令部能否控制南朝鲜的政府和军队"，以及"朝鲜停战究竟还包不包括李承晚集团在内"。美方首席代表哈里逊虽然还未得到李承晚关于同意停战的保证，却根据本国政府的训令给予了正面的回答。他在7月11日正式向朝中方面表示，美国保证遵守停战协议，并保证"大韩民国进行任何破坏停战的侵略行为时，联合国军将不予支持。"称自己共同作战的盟友为进行"侵略"，这在现代战争中是少见的；向交战对手作出遵守停战的保证，这在美国历史上还是首次。


7月13日，志愿军出动6个军共24万人，发起了金城战役，消灭了金城一线的南朝鲜军4个师的大部，将战线南推15公里。金城战役，是阵地战期间志愿军最大的胜利，它显示出中朝军队已能够集中绝对优势的兵力和局部相对优势的火力，以逐段打破敌方的战线。这次反击战的胜利，沉重打击了南朝鲜政府内要求"北进"的势力，李承晚对停战也不敢再采取破坏行动。
迫于志愿军进行的金城反击战取得的重大胜利，美国首席代表哈里逊于7月19日在板门店谈判的秘密会议上又向朝中方面保证，美国将负责李承晚同样遵守停战协定。他并且表示："共产党方面对付大韩民国的侵略，采取必要的防御性行动时，联合国军司令部将继续遵守停战协定"。"不再允许反共战俘逃亡。联合国军司令部将尽力找回已被韩国卫兵释放的二万七千名战俘。"朝中方面随即公布了这些保证。尽管李承晚政权向美国提出抗议，却不得不表示服从。
7月24日，双方代表于板门店重新校正了地图上的军事分界线，将志愿军在金城反击战中所占地区划归中朝方面。校正的结果是，最后的分界线比同年6月17日校正的分界线向南推进了192平方公里，比1951年11月27日双方第一次校正的分界线则向南推进了332平方公里，这充分表明中朝方面是在节节胜利的情况下签订停战协定的。


1953年7月27日，交战双方代表在板门店走进朝中方面用木制构件架设起的大厅，举行了朝鲜停战协定签字仪式。同日，金日成元帅在平壤，彭德怀司令员在开城，克拉克上将在汶山都签署了停战协定。南朝鲜方面虽然派代表崔德新出席了板门店的签字仪式，却拒绝在协定上签字。同日22时，全线正式实行停火。至此，为时3年1个月的朝鲜战争和为时2年9个月的抗美援朝战争终于结束。
朝鲜停战协定达成后，双方执行了建立非军事区的协定，"联合国军"也从三八线以北的岛屿撤退；
1953年7月27日停战后，双方根据协定于72小时内从对峙线各自后撤2公里，将这4公里宽的地带作为非军事区，由双方军事警察维持秩序。停战10天之后，"联合国军"和南朝鲜军从北朝鲜东西海岸它所占领的岛峙撤退。对此，对方都如期地加以执行。
朝鲜停战后遗留的一个重要问题是战俘问题，毛主席对此仍十分重视，将其作为一项重大问题来处理。从1953年8月5日至9月6日，双方交换"直接遣返的战俘"(即已经表示愿回去的战俘)。朝中方面交给对方12773人，其中有美国人3579名，英国人945名，南朝鲜战俘7862人。对方交给朝中方面75823人(其中志愿军战俘5640人)。


随后，双方开始处理"不直接遣返"的战俘。在板门店附近的军事分界线板南北都设立了新战俘营。在北营，印度部队从朝中方面接管了359名拒绝遣返的对方战俘。在位于东场里的南营，印度部队接管了22604名朝中方面的战俘，其中有志愿军战俘14704人。
虽然在达成停战协定时双方商定了由中立国监管并派人解释，以公正地决定遣返，可是美国方面却和南朝鲜及台湾的国民党特务机关相互配合，继续制造"战俘不愿遣返"的声势。面对这一严峻形势，朝中方面将对战俘的解释当成重大的政治任务来"完成"，志愿军总部从各方抽调力量，派出100余名解释人员，分成3个分团进入印度部队在东场里管理的战俘营。
10月6日，毛主席在给李克农并告金日成、彭德怀的电报中指出，解释工作"是一个严重斗争"，"在斗争上则必不可放松"。"对解释代表须作充分教育，使之彻底领会他们去到东场里即是走向战场，绝不要激动惹事，更不能胆怯退却，或对外示弱。他们是我方的代表，必须坚持斗争，不能随便撤退，更不许擅自撤退。"


解释工作开始后，双方代表分别前往南北两营，动员己方的战俘回归。"联合国军"方面的解释工作在未受干扰的情况下进行。美方派来了一些神父、牧师动员己方不愿遣返的战俘回归，南朝鲜方面也派人进行劝说，许诺回去后可加薪提职。可是359名战俘在全部听取了为时10天的解释后，只有12人表示愿意回去(其中有2个美国人)。其余347人拒绝遣返，其中有美国人21名，英国人1名。解释结束后，这21名美国人和1名英国人选择到中国定居。
有21名美国战俘拒绝遣返，并在中立国控制区向西方记者谴责美国的侵略政策，说明想去中国并非出自强迫而是自愿，这确属美国历史上从未有过之事。其人数虽少，却也影响了美国在国际上的声誉，"联合国军"总司令克拉克事后也认为是其军队教育中的严重问题。
中朝方面的解释工作，要比原先预想要困难得多。美方将战俘交给中立国之前，已经让台湾和南朝鲜的特务机关对战俘进行了严密的控制。台湾当局更是把争夺战俘的问题当作头等要务。当时任台湾驻南朝鲜"大使"的王东原曾于1988年在台湾的《传记文学》第1期上发表了名为《反共义士争夺战纪实》的回忆，其中详细说明了早在停战前夕台湾特务机关就派特务头子陈建中到南朝鲜建立了对战俘的"指导小组"，策划反遣返。"移动前，反共战俘为应付共军之洗脑，每日在营议研对策，并预想各种可能情况，日日举行演习。"进入中立区后，"指导小组"又"用暗语指示各营之行动"。


由于印度部队受美国牵制而管理松懈，国民党特务在战俘营中继续保持着中世纪黑帮式的纪律，志愿军战俘中谁敢表示想回国，马上就会被剖心、活埋，并焚尸灭迹。不过在解释开始前就有127名战俘利用各种机会冲出铁丝网找到印军，要求遣返，在听取解释的2000名战俘中，许多人受特务指使殴打、辱骂志愿军的解释代表，中方解释人员一天内常有多人被打。根据毛主席关于"坚持斗争，不能随便撤退"的指示，代表们仍耐心解说，终于在这些听取解释的人中争取到138人当场表示要遣返。不过因多数战俘被特务控制，不能出帐篷听取解释，印军又不肯采取强制措施，原来设想的多争取一些人回来的计划已难以实现。面对这一情况，周恩来指示谈判代表团，在解释工作中，不要只计较多搞几个人，要抓理，揭露美方破坏解释工作的真相。中央还对此专门指示说："你们不要抓人，要抓理。不解释，大部分回不来；解释了，还是大部分回不来。前者有理，后者理也抓不住了。"
根据中央的精神，面对破坏解释的行为，中方代表就索性停顿下来表示抗议，并专门召开新闻发布会揭露对方违反有关战俘解释的规定。从10月15日至12月23日，解释工作因一再停顿只进行了10天，还有8}%的战俘未能单独听取解释，此后这一工作还在特务的阻挠下无法再进行。在解释停顿期间，又有200多名战俘利用"连环保"中的空隙冲出队列和帐篷，找到印度兵要求遣返。在解释期间，总计有440名志愿军战俘和188名人民军战俘得到了遣返。尽管97%的战俘未能解释动员回来，然而中立国遣返委员会在向全世界公布的《临时报告》中也承认战俘在营中受"紧密组织"的"控制"。


1954年1月20日，美方借口90天解释期限和30天政治会议期限已满，从印度部队手中重新接管战俘。随后7600名人民军战俘被送往南朝鲜军的新兵补充站，1.4万名志愿军战俘被台湾当局加上"反共义士"的称号，由美国军舰送往台湾补充入国民党军队。
在志愿军战俘问题上，中方经过长期斗争，通过伤病员遣返的"小交换"、战俘大交换和最后的解释，使三批志愿军战俘共计7110人得到了遣返，而其余的1.42万人未能返回。美国将战俘作为补充兵员交给台湾当局，这无可辩解地违反了停战协定中关于战俘在解释工作完成后应交政治会议处理并变为平民的规定，在全世界面前是一种道义上的失败。中国方面虽然未能使更多的战俘回归，却通过斗争向全世界揭露了对方在战俘问题上的阴谋，"抓理"的目的在某种意义上得到了实现。
朝鲜停战后，美国仍将南朝鲜作为自己的军事基地。停战后12天，8月8日美国和南朝鲜签订了《共同防御条约》，规定美军可以无限期留驻南朝鲜。鉴于停战还不巩固，中朝军队长时间里还保持着紧张的战备状态。1953年内，志愿军只从朝鲜撤出了6个军。1954年和1955年这两年内，因国际紧张局势趋于缓和，美国也减少了在朝鲜的驻军，中国又从朝鲜撤出了8个军，只留下志愿军领导机关和5个军在朝鲜，并准备于1956年内完成撤军。开城谈判代表团的工作，也于1954年末交由朝鲜方面负责。


1956年出现了波兰、匈牙利事件后，因担心美国在远东滋事，志愿军撤军工作暂停。1957年11月，毛主席在莫斯科与同时访苏的金日成商定，1958年内撤出在朝鲜的全部志愿军。
从1958年春季起，在朝鲜的最后一批志愿军5个军共21万人分批回国。10月25日，即中国人民志愿军参战纪念日8周年当天，志愿军总部作为最后一批撤出单位从平壤登车启程。中国在停战后很快就从朝鲜撤军的行动，向全世界有力地证明了当初出兵抗美援朝只是为了保卫我国的安全和援助兄弟邻邦进行反侵略斗争，也充分表明了我国一向尊重他国的主权的原则。