优林此行并不顺利。先是双方交涉华侨损失赔偿问题难以取得共识，后因白卫军进入在中国主权范围内的外蒙古地区，并侵占了库伦，苏俄政府遂联合远东共和国军队开入外蒙古“剿匪”，从而引起了北京政府的强烈抗议。1921年7月优林一行再度来华，试图全面解决通商、合办中东铁路和关于外蒙古三大问题，但仍旧一无所成。至1922年10月，日本占领军撤出海参崴，远东共和国缓冲苏日战争的使命已告完成，进而于11月中旬正式宣告撤销，归并于苏俄，此一交涉自然亦告结束。

　　中苏之间的直接交涉，开始于苏俄第二次对华宣言。该宣言签署于1920年9月27日，直接即题为《俄罗斯苏维埃联邦社会主义共和国外交人民委员部致中国外交部照会》。照会重申遵守1919年7月25日俄罗斯苏维埃政府宣言所阐明的各项原则，放弃以前夺取中国的一切领土和中国境内的一切俄国租界等，但要求另订使用中东铁路办法的专门条约。李嘉谷前引书，第92－93页。北京政府对苏俄此一照会在1921年2月5日做出了答复，但并不愿意马上开始与苏俄政府就相互承认问题进行谈判，同样只同意苏俄派代表来谈商务问题。经过反复交涉之后，直到1921年12月12日，苏俄政府商务代表团团长裴克斯一行才最终来到了北京。由于苏俄政府于此前的11月5日已经与它所扶植的蒙古人民革命党建立的蒙古人民革命政府签订了《俄蒙修好条约》，在事实上承认外蒙古为独立国，北京政府已风闻此事，极感不安，双方的谈判接连就此而展开。对此，裴克斯却再三声明：“俄之对蒙，绝无侵略之意”，“俟蒙境对于俄国之危险组织完全消灭，俄军自当完全撤退。”包括“中国在中东路一带之主权，苏维埃政府（亦）完全承认之，故谈判开幕以后，俄国将竭力使问题圆满解决，以保路区以内俄国工人之利益。”（上海）《民国日报》1921年12月21日，六版。

　　由于中俄交涉之际，恰逢华盛顿会议召开，同时直奉交恶，战事将起，故北京政府对同裴克斯的谈判持拖延态度，对解决蒙事亦不十分热心。直拖到4月，证实苏俄确与外蒙古签订有修好条约，北京政府才不得不向苏俄政府提出严重抗议。但这时因为直奉之战奉系战败，退回关外，北京政府完全为直系军阀所掌握，张作霖独霸东北，又拒绝北京政府交涉满蒙问题，裴克斯遂失去谈判对象，此行亦告结束。

　　1922年6月29日，苏俄外交人员委员部再函中国驻莫斯科总领事，提出将派曾负责布列斯特对德和约谈判的著名外交家越飞为驻北京全权代表。8月12日，越飞一行抵达北京，3天后中苏两方开始正式接谈。但因越飞不久告病，尽管中方再三提议尽快就驻蒙俄军撤离问题展开谈判，直拖到1923年7月越飞最终奉调回国，双方也未能展开正式交涉，只是由苏俄代理代表达夫谦与中方新任筹办中俄交涉事宜的王正廷进行过几次会谈。

　　1923年9月2日，苏联政府（1922年底苏俄已改国名为苏维埃社会主义共和国联盟，简称苏联）新任全权代表、前副外交人民委员、苏俄两次对华宣言的签署者加拉罕抵达北京。15日，加拉罕在记者招待会上公开宣布：“蒙古应为中国之一部，俄国决无若何侵并计划。”《京报》1923年9月18日，二版。但中苏双方代表虽已多次接触和会谈，却仍因相互承认问题而无法展开正式交涉。加拉罕坚持先恢复两国间正常关系，承认其外交全权代表身份，再谈其他；王正廷坚持先由中俄交涉事宜督办公署谈妥其他一切问题，再来考虑恢复两国正常关系问题。

　　1923年12月，加拉罕以华俄通讯社的名义，重新发布1919年和1920年苏俄政府两次对华宣言的译文，删去了1919年第一次对华宣言中无偿归还中东铁路及其附属产业的一段文字，并照会北京政府外交部，要求北京政府以其修改后的文本为准。加拉罕此举再度引起争议。由于1924年2月英国和意大利先后承认苏联，并与之建立了外交关系，国内要求及早承认苏联的呼声愈高。因此，北京政府决定接受加拉罕先承认后开会解决两国间悬案的建议。据此，拖延数月的中苏会谈正式开始。

　　中苏会谈着重围绕着以下几个问题展开。一是旧约问题，中方要求即时废弃，苏方不肯全部废弃。二是外蒙古问题，中方要求苏联撤兵及废弃苏蒙协定，苏方坚持暂时难以做到，因担心白党再度利用外蒙古为进攻苏联的据点。三是中东铁路问题，中方要求根据苏俄第一次对华宣言，无条件收回，苏方只同意折价赎回。由于北京政府不能接受加拉罕在俄蒙旧约、外蒙古撤兵和中东路赎价等问题上的要求，终至谈判破裂。

　　对于北京政府的做法，这时国内除少数人认为是维护国家主权和利益的必要之举外，多数舆论均持批评态度。北京大学教授甚至联名发表宣言，要求对苏联“立为无条件之宣告承认”。而部分学生甚至还为此上街游行示威，以示对北京政府的抗议。

　　受此压力，北京政府5月下旬被迫与苏联方面重开谈判。在10天?内，双方谈判20次，最终取得苏联代表的某种让步。《中苏解决悬案大纲协定》于5月31日在外交部正式签字。该协定规定：协定签字后两国即恢复使领关系，并迅速商定一切悬案之详细办法；中国与帝俄签订的一切条约、协定等概行废止；苏联政府承认外蒙古完全为中华民国之一部分并尊重在该领土内中国之主权；在两国各自境内不准存在图谋以暴力反对对方政府的各种机关团体及其举动；中东铁路所有关系国家及地方主权之事务概由中国政府办理，中方并有权以中国资本赎回中东铁路及所属一切财产，中东铁路由双方共管，理事会由两国各选派理事5人组成，局长由俄人充任，副局长2人，俄华各一；苏联政府放弃前俄国政府在中国境内的一切租界等等之特权及特许，放弃庚子赔款的俄国部分，取消治外法权与领事裁判权。见王铁崖编：《中外旧约章汇编》第三册，北京：三联书店1962年，第423－434页。

　　《中苏解决悬案大纲协定》签订之日，亦即中苏两国宣告正式相互承认和建交之时。然而，由于各国公使团的粗暴干涉，北京政府在究竟是互派大使，还是如同其他列强各国一样只互派公使，以及在劝说公使团同意将旧俄使馆移交苏联政府等问题上，仍旧颇费了一番周折，直到9月中旬这些问题才渐次得到解决。而与此同时，由于奉系军阀张作霖早已宣布“自治”，不承认北京政府与苏联政府签订的《中苏解决悬案大纲协定》，甚至指其为丧权辱国，考虑到中东铁路等事宜必须取得张作霖的认可，加拉罕遂不能不再派代表前往奉天与张作霖进行局部交涉。双方最终在9月20日达成了《中华民国东三省自治省政府与苏维埃社会主义联邦政府之协定》（简称奉俄协定），其中规定关于中东铁路问题由奉苏会商解决。该协定在第二次直奉战争结束后，因直系崩溃，奉系入关，新成立的北京临时执政府遂于1925年3月宣布核准追认奉俄协定为《中俄解决悬案大纲协定》的附件。