李奇微的“让炸弹、大炮和机关枪去辩论”没有“辩”出什么名堂，万般无奈之下，杜鲁门只好再次请求苏联出面打开和谈僵局。10月5日，他指派美国驻苏联大使寇克前往克里姆林宫，会见苏联外交部长维辛斯基，表示了愿意重开谈判的意向。维辛斯基严正指出：“朝鲜停战谈判延宕的主要原因，正是美军司令部制造的障碍所致。因此，保证停战谈判得到最好结局的办法，就是命令李奇微不要使谈判复杂化，停止制造人为的障碍。大使先生，贵国希望我们帮助使开城谈判圆满结束，可是苏联并不是参加谈判的一方，正相反，美国政府却是谈判的一方，因而恰恰是你们应该采取积极步骤，使谈判顺利完成。”寇克碰了一鼻子灰，悻悻而归。恰巧此时，华盛顿接到李奇微报回的金日成、彭德怀给美方的复信，信中提出以美方不再重犯违反会议地区中立化及会场安全保障协议为重开谈判的条件，并建议将会场地址移至板门店。华盛顿见朝中方面态度有所松动，“借坡下驴”，赶紧指示李奇微回到谈判桌前参加谈判。
10月25日，举世瞩目的停战谈判在中断了63天之后，在新的会址板门店得以恢复。双方代表都作了局部调整：朝中方以边章五代替邓华，郑斗焕代替张平山，对方的李亨根代替了白善烨。会议继续对原确定的谈判议程之第2项议程-关于军事分界线和非军事区划分问题进行讨论。经双方艰苦谈判达成如下协议：一、确定以现有实际接触线为军事分界线，双方各后撤2公里以建立非军事区；二、如停战协议在协议批准30天内已经签字，则无论双方实际接触线有何变化，该军事分界线及非军事区应不再变更；三、如30天内停战协议尚未签字，则按将来双方实际接触线修正军事分界线及非军事区。30天的有效期是美方提出来的，他们自认为自己力量强大，完全可在30天以后捞到更多好处，以此向我施压。然而在旷日持久的谈判中，战场的实际接触线总是向南推移，至1953年正式签订朝鲜停战协定时，中朝方向南推进了332.6平方公里，这也许是美国当局所始料不及的。
谈判进入第3项议程后同样不轻松。在撤出外国军队、中立国监督停火、部队轮换限额、控制区补充与修建机场等一系列问题上双方意见相左，长期扯皮，仅中立国问题与机场问题的谈判就持续了4个月之久。经过漫长的“马拉松式”的讨价还价，直至1953年5月2日，双方才就第3项议程达成协议。
美国代表虽然又一次被迫坐到朝鲜停战谈判桌旁，但他们念念不忘扩大战争，在陆上进攻暂时收敛后，他们又在空中发动狂轰滥炸的“绞杀战”。为了粉碎敌人发动的“绞杀战”，年轻的志愿军空军轮番出动作战，掩护平壤以北的铁路运输，到1951年12月底即击落美军飞机70架，击伤25架，并与苏联空军在清川江以北地区共同建立“米格走廊”，迫使美军战斗轰炸机的活动空域缩到清川江以南；高炮部队集中兵力掩护铁路运输，保卫重点目标，成为敌机的克星。至1952年6月，美军的“绞杀战”即宣告破产。
在空中“绞杀战”失败后，美军又发动了罪恶的“细菌战”。1952年1月28日，志愿军在伊川东南的金谷里、龙沼洞等地，首次发现了美军飞机布撒带菌昆虫。以后又多次在朝鲜北方和我东北地区布撒细菌。其施放细菌的种类有鼠疫杆菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌等10余种，作为病菌附寄的媒介物更是花样繁多，有苍蝇、跳蚤等动物，也有食品、树叶、棉花等杂物。自从美军实施灭绝人性的细菌战以来，朝鲜北方军民和志愿军均有人受到病菌病毒的感染而患病或死亡。仅朝鲜安州郡一个600多人的村庄，不到半月就有50人感染了鼠疫，其中36人死亡。3月份志愿军受病菌感染死亡36人。细菌武器是违反人道主义、大规模残害人类的禁用武器。早在1925年由40多个国家签订的《日内瓦议定书》已明确规定禁止这种武器的使用。美国人自然害怕自己的罪行公之于天下。当朝中政府发表抗议美国进行细菌战的声明，苏联代表在联合国安理会上提出“号召各国参加并批准1925年签订的禁止使用细菌武器的日内瓦议定书”议案后，杜鲁门作贼心虚，急忙令其驻联合国代表行使否决权，又让国务卿艾奇逊出面抵赖说：“我愿意坦白地、毫不含糊地声明：这些指责是完全不真实的，联合国军过去没有、现在也没有进行任何种类的细菌战。”
美军在朝鲜战争中投下的四格型细菌弹为了彻底揭露美国进行细菌战的真相，中国派出以李德全为团长的“美帝国主义细菌战调查团”
到中国东北和朝鲜实地调查，又接受苏联等十几个国家的着名法学家、科学家组成的两个调查团到现场取证，还在北京、沈阳举办了美国实施细菌战的实物和图片展览，公布了25名美军被俘飞行员供述的美国关于细菌战的决策情况，并大规模地开展了爱国卫生防疫运动，揭露并挫败了美国发动的细菌战。
在战场上较量的同时，板门店的谈判也进行着激烈斗争。早在进行到第三议程讨论时，美方又建议提前进入第四项议程“关于战俘的安排问题”。朝中代表团认为这是加快谈判进程的好事，便同意了对方的建议。交换战俘历来是国际战争的惯例，美国参加签字并于1949年8月12日通过的《关于战俘待遇之日内瓦公约》明文规定：“战争结束，战俘应该毫不迟延地释放并遣返。”但万万没有想到，美国在战俘问题上大作文章，使之成为双方争执最尖锐的焦点。
据美方宣布，战争期间共俘虏了朝籍战俘11.2万人，中国籍战俘2.08万人。朝鲜人民军被俘人员主要是1950年美军在仁川登陆时被俘的，中国人民志愿军的被俘人员绝大部分是第5次战役后期被俘的。美国的决策者们心里十分清楚，扣压为数极少的战俘对于拥有雄厚兵源的中国并无多大价值，但随着战争打成僵局、和平谈判开始，美国的政治家们对俘虏问题越来越重视。他们认为，朝鲜战争只是“自由世界”同“共产党世界”之间的一场前哨战，如果把包括投降者在内的战俘都送回“铁幕”里，将来再发生大战将无人投降。同时，他们还想制造一出“战俘大多不愿遣返”的闹剧，在全世界面前丑化共产党国家的形象。基于以上阴险的目的，他们否定了美军方原打算的全部遣返战俘的意图，打出了“自愿遣返”的牌，公然对抗日内瓦公约，与朝中代表团在谈判桌上进行对抗。
为了为他们的“自愿遣返”制造口实，美方对中方被俘人员大肆屠杀，进行所谓“甄别”，强迫他们改变意愿，充当李承晚和蒋介石的炮灰。在志愿军战俘营中，美国军政当局纵容指使台湾国民党特务和隐蔽在俘虏中的反革命败类，用迫害、屠杀和严刑拷打等卑鄙手段，强迫志愿军战俘集体写血书表示要去台湾，那些热爱祖国的战俘宁死也不签名，他们被败类们打昏过去，强行按上手印。为了羞辱战俘，使他们无颜再回大陆见“江东父老”，败类们别出心裁，用暴力强迫战俘们普遍在身上、胳膊上和额头上刺上“反共抗俄”等字样，还公开宣扬“不愿刺字者以倾向共产党论罪”。对不愿刺字者，白天不给饭吃，晚上不给被子盖，还连续几天进行“疲劳审讯”，许多人被打昏后强行刺字，有的抗拒者被剖腹挖心示众。战俘营陷入一片白色恐怖之中。
