理查德·尼克松于1969年1月20日就职后就把同中国恢复关系放在了重要位置。1970年2月9日，尼克松在致国会的对外政策报告中正式提出：“采取力所能及的步骤来改善同北京的实际上的关系。”1970年3月，美国国务院宣布放宽对去中国旅行的官方限制。4月，又放宽了贸易限制。1970年10月，美方又通过罗马尼亚齐奥塞斯库向中国传话。10月25日，尼克松要求叶海亚向中国政府传话：美国愿意派一位高级使节秘密访华。10月26日，尼克松在欢迎齐奥塞斯库的祝酒会上第一次故意使用“中华人民共和国”的提法。
中国领导人从各种渠道获悉尼克松希望与中国打通关系的信息，并予以高度重视。积极研究并寻求打开中美关系大门的途径。受毛泽东的委托，陈毅、叶剑英、徐向前、聂荣臻四位老帅定期开会讨论国际形势。1970年12月25日，《人民日报》头版刊登了毛泽东与美国着名记者埃德加·斯诺在天安门城楼上的合影。这幅精心选择的照片向美方传递了这样一个信息：中国愿意改善与美国的关系：毛泽东告诉斯诺，中国正在考虑允许左中右各派政治色彩的美国人访问中国。毛主席的这些话，尼克松几天后就知道了。1970年12月9日，周恩来总理通过叶海亚总统传话说，欢迎尼克松的代表到北京来谈判。1971年1月，中国政府通过罗马尼亚一位副总理给美国传话，“中国准备在北京接待一位美国的特使”来解决“美国对台湾的占领”问题。1971年4月中旬，日本东京举行第三十一届世界乒乓球锦标赛后，中方主动邀请美国乒乓球队访华。这个后来被誉为“小球推动大球”的行动成为世界外交史上的一段佳话。美中外交关系突破开始于“乒乓外交”，尼克松说这是完全没有预料到的方式。
7月6日，在基辛格访华前3天，尼克松在堪萨斯发表了当前世界上有五大力量中心的讲话，他说：“美国的政策目标从长期来看，必须是结束大陆中国的与世隔绝状态和使我们同大陆中国的关系正常化。”
此后，基辛格于7月9日至11日，秘密访问中国，这次代号为“波罗”的行动，启动了美中关系的大门。7月16日(美国是15日晚上)，中美同时发表着名的公告：尼克松总统曾表示希望访问中华人民共和国，周恩来总理邀请他在适当时间访问中国。尼克松愉快地接受了这一邀请。中美两国领导人的会晤，是为了谋求两国关系的正常化，并就双方关心的问题交换意见。基辛格访华取得了圆满成功。1971年7月15日，尼克松宣布：他即将出访中国。在得知这一消息后，台湾岛上下一片惊慌，连85岁高龄的蒋介石听了半天都说不出话来。
1971年10月20-26日，是基辛格的第二次中国之行。周恩来和基辛格磋商上海公报草稿。作为他的实现“一代人的和平”计划的一部分，尼克松总统经过这番周密的外交准备后，终于水到渠成。尼克松对自己访华极为重视，出访前他做了各方面的准备，特别是就中国的文化、历史以及政治方面向有关人员提出了许多问题，作了尽可能详细的了解。
1972年2月21日上午11时30分，尼克松乘坐的“空军一号”专机降落在北京南苑机场。专机降落的时间是尼克松总统亲自选定的，这个时间是美国东部时间星期日晚上10时30分，正是公众收看电视的黄金时间。为了突出尼克松总统走下飞机时与周恩来握手这一历史性的镜头，尼克松特别要求，在总统走下飞机时，不能有任何其他美国人在电视镜头里出现，以免分散观众的注意力。就连基辛格和国务卿罗杰斯也被告知，只有到总统同周恩来握完手后，才准许他们下飞机。据尼克松事后说：他之所以这样做，是因为要纠正1954年“日内瓦会议”期间，当时的美国国务卿杜勒斯拒绝与周恩来握手的失礼行为。为防止有人违规随总统走出舱门，美国方面指派了一名粗壮的副官挡住机舱通道，以使总统顺利完成这一历史性的握手。在距离舷梯尽头还有几步台阶的时候，尼克松就早早地向等候在舷梯下的周恩来总理伸出了手。在两只手彼此紧握的一刹那，风度翩翩的周恩来意味深长地说道：“总统先生，你把手伸过了世界上最辽阔的海洋同我握手，我们之间已经有25年没有交往了。”尼克松激动地说：“我感到很荣幸，终于来到了你们伟大的国家。”后来，尼克松在回忆录中写道：“我们的手一接触，一个时代宣告结束，另一个时代宣告开始了。”
尼克松一行刚刚到达钓鱼台国宾馆一小时，周恩来也随之赶到。他告诉美国客人一个令人难以置信的消息：毛泽东主席要马上会见尼克松。同尼克松的会谈原定10分钟，但由于宾主双方谈得尽兴，不知不觉一个小时过去了。谈话结束时，尼克松说：“主席先生，在结束的时候，我想说明我们知道你和总理邀请我们来这里是冒了很大风险的。这对我们来说也是很不容易做出的决定。但是，我读过你的一些言论，知道你善于掌握时机，懂得只争朝夕。”听到译员译出他自己诗词中的句子，毛泽东露出了笑容。说完这句话，尼克松起身告辞。临别，尼克松握住毛泽东的手说：“我们的会面改变了世界。”
当天晚上，周恩来在北京人民大会堂举行盛大国宴，欢迎尼克松一行。国宴的盛大场面，通过国际通讯卫星直接传到了美国的千家万户。在周恩来的精心安排下，军乐队演奏了尼克松最喜爱的乐曲《美丽的亚美利加》；在祝酒词结束前，尼克松援引了毛主席的一首词：“多少事，从来急；天地转，光阴迫。一万年太久，只争朝夕。”并借题发挥说：“让我们两国人民以只争朝夕的精神建设一个更加美好的新世界。本着这样的精神，让我们共同举杯为毛主席和周总理，为中美两国人民的友谊，为世界所有人民的友谊与和平干杯。”
1972年2月28日，举世闻名的中美上海联合公报发表。
美国拒绝正式承认中国政府达20多年之久。尼克松实行政策上的大转变，不论就他个人说，还是就这件事的国际影响来说，都是同样意味深长的；而且这件事也肯定了尼克松本人的一个说法：“中国之行的这一周是改变世界的一周。”在中方举行的国宴上，尼克松总统使用筷子的熟练手法，引起周恩来注意，称赞他和夫人使用筷子技巧“堪称一流”。得到了周恩来的高度赞赏，尼克松夫妇开心极了。尼克松认为，政治家融入到访国家的文化而受赞赏，是最成功和最光彩的事。
尼克松访华，为中美这两个世界上最大的国家恢复正常关系、实现文化交流和贸易往来铺平了道路。他是历史上第一个访问中国的美国在职总统。作为政治家的尼克松，其高明之处在于他能够根据世界形势的变化，修正自己固有的观点。美国着名历史学家贝文·亚历山大对尼克松访华大加称赞，说他是“罗斯福以来在对华关系方面最有眼光的人”。