清廷和平谈判的咨文和雅克萨俄军的败报，在沙皇彼得大帝政府中产生强烈反响。彼得大帝鉴于俄军在雅克萨城下失利，而其战略重点在西方，雅克萨离莫斯科辽远，接受了康熙帝的谈判建议。
其实，谈判经过了复杂的过程。早在康熙五年（1666年），清政府就派人进行交涉，要求俄国送还逃人根特木儿，俄方拒不交出。八年（1669年）、九年（1670年），清朝派沙拉岱等两次前往尼布楚交涉，并邀俄方代表到北京谈判。俄方代表到北京后，康熙帝接见，并赐予“丰盛的赏赐”（拉文斯坦《俄国人在黑龙江上》）。随后，康熙帝派团前往尼布楚，带去给沙皇的敕谕，但俄方不予答复。康熙十四年（1675年），俄国派尼果赖率150多人的代表团前来，康熙帝派官前去迎接。第二年，尼果赖一行到达北京。康熙帝在保和殿接见尼果赖等，“请他与自己同桌进餐”（雅可夫列娃《1689年第一个俄中条约》），但康熙帝认为俄国使臣是来朝贡的，而大加赏赐。双方争议，没有解决。康熙二十年（1681年），康熙帝再派官到雅克萨，与俄方交涉，但仍无结果。
康熙二十五年（1686年），文纽科夫（魏牛高）和法沃罗夫（法俄罗瓦）为先遣使前来北京。俄国先遣使于九月二十五日到京。二十七日，康熙帝接受他们带来沙皇伊凡和彼得的信，要求和平谈判、议定边界，并“乞撤雅克萨之围”（《平定罗刹方略》三）。康熙帝即允其所请，于同月二十八日，令黑龙江将军萨布素等“撤回雅克萨之兵，收集一所，近战舰立营，并晓谕城内罗刹，听其出入，毋得妄行攘夺；俟鄂罗斯后使至日定议”（《清圣祖实录》卷一二七）。康熙帝派侍卫马武到雅克萨，传达停止攻城的谕旨。十月十五日，萨布素根据马武传达的旨意，宣布停止攻城，军队后撤安营。其时，雅克萨城内薪断粮竭，“罗刹酋长怀敦（拜顿）遣人来求饮食”，萨布素和郎坦即予惠济。第二年正月，康熙帝派太医携药往雅克萨为清军患者治病。他谕示萨布素说：“至于罗刹，虽与我兵对垒，但我兵攻雅克萨城，从来未戮其人。如城中有患疾之罗刹，亦应听其就医，使还彼国。”同年三月二十五日，清军从城堡外后撤，停止对雅克萨的封锁，允许城内俄军出入，并准许其同尼布楚联系。《哥萨克在黑龙江上》一书于此写道：“残余的筋疲力尽的防军，得到了出城寻找食物，与涅尔琴斯克（尼布楚）取得联系，甚至从那里求得援助的机会。中国指挥部不仅没有对此加以阻挠，相反，对敌人表现出非常温文尔雅的殷勤态度。”（巴赫鲁申《哥萨克在黑龙江上》中译本）
康熙帝在得到俄国谈判代表到达边境的奏报后，于康熙二十六年（1687年）七月十二日，命“萨布素等统率官兵，乘天时未寒，还至黑龙江城、墨尔根城，修整器械，休息马匹，以度隆冬。仍于要地，严设斥堠”。同月二十三日，黑龙江将军萨布素奉旨率领全部清军撤离雅克萨，回驻黑龙江城和墨尔根城。历时一年零两个月的第二次雅克萨自卫反击战至此宣告结束，并为行将在尼布楚举行的中俄边界谈判创造了有利条件。
康熙二十五年（1686年），俄国沙皇派费奥多尔戈洛文为全权大使，从莫斯科出发，有2000多人的战斗队护卫，来与清朝谈判。康熙帝则派领侍卫内大臣索额图为钦差大臣、首席代表，还有领侍卫内大臣、国舅佟国纲等，耶稣会士法国人张诚、意大利人徐日昇为翻译。康熙二十七年（1688年）五月，索额图等行前，康熙帝指示：“尼布潮、雅克萨，黑龙江上下，及通此江之一河一溪，皆我所属之地，不可少弃之于鄂罗斯。”（《清圣祖实录》卷一三五）因此，承认上述条件、归还逃人根特木儿，可以划定疆界、通使贸易，否则“尔等即还”。使团出发不久，因噶尔丹进攻喀尔喀，溃卒弥漫山谷，行五日夜不绝，使团无法行进。经奏准，使团回京，并告俄方。
康熙二十八年（1689年）四月，索额图一行前往尼布楚。行前，索额图奏请划界是否仍按前意，康熙帝又指示：“尔等初议时，仍当以尼布潮为界，彼使者若恳求尼布潮，可即以额尔古纳河为界。”（《清圣祖实录》卷一四〇）显然是做出了让步，其原因是噶尔丹骚扰形势不利。
索额图使团经过49天行程，到达尼布楚。以河（石勒喀河）为界，双方大营，分列两岸。中国使团，队伍庞大。《张诚日记》记载：使团骆驼约4000头、马约15000匹，其中索额图有300头骆驼、1500匹马、100个仆从，佟国纲有150头骆驼、300匹马、80个仆从。后勤补给怎么办？民谚云：棒打獐子瓢舀鱼，野鸡掉在饭锅里。使团路途中，带网捕鱼，驱赶牛羊，以便充饥。湖里的鱼，密密麻麻，像煮饺子，一网下去，拉不上来。
俄国使团首席代表戈洛文到达后，与中国使团隔河扎帐。会谈的会场设在野外，位于尼布楚城与河岸的正中，双方距离相等。
七月八日，谈判开始。戈洛文提出：清兵制造流血事件；索额图指出：俄军无端侵略，杀人掳掠。双方唇枪舌战，辩论激烈。经协商：不谈过去事，着重谈划界。戈洛文提出：以黑龙江为界，江北归俄国；索额图提出：以雅库次克为界，尼布楚归中国。双方争论，更为激烈。第二天，再讨论：戈洛文趾高气扬，得寸进尺；索额图欲谈判不成，打道回府。经过会上争论，会下磋商，二十四日（9月7日），索额图按照康熙帝旨意，做出最后让步，双方划定中俄东段边界。条约分别为拉丁文、满文、俄文三种文本。双方代表在拉丁文本（正本）上签字，满文本、俄文本为副本。条约共六条，主要是划定中俄东段边界。
《中俄尼布楚条约》规定：格尔必齐河、额尔古纳河以东至海，外兴安岭以南，整个黑龙江流域、乌苏里江流域（包括库页岛）土地，归中国所有。此外雅克萨地方俄人所建城堡须尽行拆毁；以后双方不得收纳对方逃亡人口，拿获后即遣返；双方进行贸易互市；两国永敦邦谊等。这是中国历史上第一个同外国签订的平等条约，表明康熙帝独立自主外交的胜利。尔后，清朝在格尔必齐河口、额尔古纳河口，竖立用满、汉、蒙、俄、拉丁五种文字镌刻的石碑，又沿边设卡伦，定期巡查，归属黑龙江将军管辖。清朝加强了对黑龙江地区的管辖，初步奠定了后来黑龙江等行省的规模。中国东北边疆得到170余年的安定。
雅克萨之战胜利和《尼布楚条约》签订，是康熙帝御外政策成功的两个史例。
康熙二十八年（1689年）《中俄尼布楚条约》签订后，俄军从中国领土上撤走，雅克萨重新回到祖国的怀抱。康熙帝又着手解决北方蒙古的难题。
