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1945年2月4日17时10分，举世瞩目的雅尔塔会议第一次全体会议在里瓦迪亚宫长方形宴会厅召开。斯大林以东道主身份率先发言，他请美国总统主持会议。罗斯福欣然接受了这一荣誉：“无论是从法律上还是从历史角度看，都不一定由我来宣布开会。在德黑兰是我主持会议开幕的，但那完全是偶然。首先，我想对苏联人给予的殷勤接待表示感谢。”随后罗斯福话锋一转切入正题，他说三国首脑彼此已经非常了解，并且他们之间的相互谅解还在不断增进，“大家都希望能够尽快结束战争，建立持久的和平”。罗斯福认为，马上开始的会谈应该是开诚布公的。以往的经验表明，谈判中的坦率态度有助于尽快达成圆满的决议。“当红军深入德国境内25公里时，真不知道是苏联人民更兴奋，还是英美人民更激动！”丘吉尔随声附和道，“世界就在我们脚下。我们一声令下，2500万人水陆并进。我们当时似乎是朋友！”
根据先前达成的一致意见，第一次会议仅涉及简单的军事问题，除罗斯福和三位外长之外，其他人都身穿军装。陪同丘吉尔出席会议的有陆军参谋长布鲁克元帅、空军总司令波特尔元帅、海军大臣坎宁安元帅及地中海战区盟军司令官亚历山大元帅。波特尔元帅显然也被罗斯福的模样吓坏了，“他身材枯瘦，面容憔悴，布满深深的皱纹，似乎无时无刻不在受着病痛的折磨，看上去一直心神不宁。他的心智也大不如前，看来杜鲁门是时候接手他的工作了”。美军将领除总统军事顾问莱希上将之外，还有陆军参谋长马歇尔上将、海军作战部长金上将。阿诺德出发前突然心脏病发作被送进了迈阿密医院，代替他出席会议的是陆军航空兵助理参谋长劳伦斯·库特少将。苏联军事代表团中没有我们熟悉的那些名字，朱可夫、科涅夫、华西列夫斯基、罗科索夫斯基等人都忙于前线作战，一个都没来。斯大林的首席军事代表是副总参谋长阿列克谢·安东诺夫大将——参谋长华西列夫斯基元帅一直在前线，此人其实是代行总参谋长职权——此外还有海军部长尼古拉·库兹涅佐夫海军上将和空军副总司令谢尔盖·楚贾科夫元帅。
只安排军人参加会议让美国战争动员局局长贝尔纳斯大发雷霆。野心勃勃的贝尔纳斯俨然以“助理总统”的身份自居，副总统位置被杜鲁门抢走已经让他非常生气了，现在重要的第一次会议竟然不让他进去，简直是可忍孰不可忍。最初他被告知18时在会议室外等候，届时将被邀请进入。但在门口坐了45分钟冷板凳连个打招呼的人都没有之后，贝尔纳斯出离愤怒了。他扬言要预定飞机自己回国，以此抗议遭受的冷遇。当时安娜正在安排当天的晚宴，主桌的14个人里就有贝尔纳斯。“我这辈子就求你这一件事儿，告诉你的父亲，我不会参加晚上的宴会。”安娜告诉贝尔纳斯，如果他走了，主桌只剩下13个人，“这个不吉利的数字一定会让迷信的总统晕过去10次”。贝尔纳斯说这是让他妥协的唯一理由，但发誓自己在晚宴上不会说一句话。
根据罗斯福的提议，安东诺夫在桌子上铺开了一张大地图，介绍了苏军1月12日在东线展开的攻势。目前苏军先锋部队距柏林只有70公里，共摧毁德军45个师，俘虏近10万人。安东诺夫强调，苏军比原计划提前发动进攻，正是为了缓解盟军在阿登山区遭到德军痛击之危，同时希望盟军能在西线尽快转入攻势，最好能在2月的上半月展开。斯大林特别指出，苏军发动的1月攻势是一种道义上的责任，这跟德黑兰做出的决定没有任何关系。安东诺夫并未提及苏军的下一步行动，布鲁克在日记中写道：“安东诺夫讲得很好，也很清晰，但他讲的事儿我们大部分都知道。”
丘吉尔对“苏联攻击的强大威力和取得的成功”表示感谢，随后提议马歇尔上将报告一下西线战况。罗斯福赞同丘吉尔的意见，指出以前盟军部队在彼此相距很远的地方作战，现在德国变小了，三国最高参谋部之间保持密切联系意义重大。马歇尔说，德军在阿登山区发动进攻的后果已经被消除。几周以来，艾森豪威尔将军正在重新部署兵力，2月间西线将会有两场进攻行动，但是规模不会太大。3月前不会有大型攻势或渡过莱茵河的举动，“只要我军一进抵河边，就会试图强渡，但一般认为结冰会使在3月1日前的渡河行动变得相当危险”。让罗斯福和丘吉尔尴尬的是，此时美英军队距柏林尚有600公里之遥，远远落在了苏联红军后边。莫斯科的一家报纸公开宣称：“苏联红军光是在布达佩斯一地取得的战绩，就超过了西线迄今为止所有的一切。”19时50分，罗斯福宣布首日的会议结束，所有人对太平洋战场只字未提。
艾登对斯大林印象深刻，但对丘吉尔在会议首日的表现非常不满，“斯大林是‘三巨头’中唯一知道自己需要什么的人，而且是个强硬的谈判对象。首相大人在大部分问题上全凭感情，而罗斯福含糊暧昧，还嫉妒另外两位。首相喜欢讲话，不喜欢聆听，他总是很不耐烦地等着轮到自己发言，而且绝不错过任何讲话的机会，外交赛场上的奖励可不一定发给最希望发言辩论的人。斯大林有时候故意引导他滔滔不绝地讲话。三十年的国际经验告诉我，如果要我带领一个人进入会议室，那么斯大林将是我的第一选择”。他的副手亚历山大·贾德干爵士与艾登的看法不谋而合：“我必须承认，‘乔大叔’是三位领导人中给我留下印象最深的一位。他的表现沉稳克制。会议第一天，他有一个多小时坐在那里一言不发——没人要他这么做。总统在夸夸其谈，首相情绪激动，‘乔大叔’只是坐在那里仔细聆听，看上去还有点愉悦。但他插话时从不拖泥带水，而是直接切中要害。”
毫无疑问，希特勒在阿登山区的反攻让西线盟军脸上无光，减少了他们在谈判桌上的砝码。没人怀疑苏联人会率先进入柏林，斯大林的声望在会议期间达到了顶点，并因此成为2月5日《时代》周刊的封面人物。为他配发的文章中写道：“伦德施泰特12月间突破阿登时，西方盟国一片愁云惨淡。上周，斯大林的军队犁庭扫穴进入第三帝国东部，钟摆荡回光明的乐观，或许它又摆荡得太远了。”
第一天会议结束时发生了一点儿小意外，离开会场后的斯大林神秘失踪了，安保人员找遍了所有房间都没有找到他。弗拉西克惊恐万状，在走廊里跑前跑后不停地叫喊：“斯大林同志在哪里？他去哪儿了？”最后人们发现，他去了趟洗手间而已。离会场最近的洗手间丘吉尔先钻进去了，波伦就领着斯大林去了离会场第二近的一个洗手间。凯瑟琳在写给英国朋友的信中说：“当时现场一片混乱，流言满天飞，我想他们肯定认为是美国人实施了绑架或者其他什么的。几分钟后，‘乔大叔’完好无损地出现在大家面前，场面才渐渐恢复平静。”
当晚的宴会进行得极不顺利。饭还没有吃上几口，三位领袖就开始为即将到来的胜利互相敬酒。美国人发现斯大林总是劝别人举杯，而自己喝得很少，还在别人不注意时偷偷往伏特加里兑水。斯大林拒绝以“共产主义者的名义”为英国国王祝寿，也无法接受战后小国同样可以发声的说法，“既然打赢了战争，三大国当然就取得了支配和平的权利，像南斯拉夫、阿尔巴尼亚这种小国，就没有坐在这张桌子前的权利”。当罗斯福和丘吉尔表示大国要起决定作用、小国也应该有自己的声音时，斯大林反驳说：“你希望阿尔巴尼亚和美国具有相等的权威吗？”丘吉尔引用莎士比亚名剧《泰斯特·安德洛尼克斯》中的名句作为回答：“听闻燕雀的叫声，雄鹰不会烦扰，更不关心其中的含义。”估计斯大林不知道剧中后边那几句，要不他一定会拿来反驳英国人的，“因为他知道，凭借自己的铁翼，他可以随时叫这叫声消失”。
话题随后转向了民主政治和言论自由。丘吉尔指出自己是在场唯一一个需要承担被选举赶下台风险的领导人。英国不久将进行大选，他提醒罗斯福和斯大林，议会在任何时候都有权利通过不信任票来罢免首相。“你好像挺害怕这种选举！”斯大林禁不住揶揄道。“不，一点儿都不，”丘吉尔肯定地回答说，“我不仅不害怕选举，还为英国人能够按照自己的意愿在合适时候更换政府感到自豪。”
为了转移严肃话题，罗斯福告诉斯大林，自己和丘吉尔在通信或电话中都称呼他为“乔大叔”。斯大林对此更加生气，因为俄语里“大叔”有容易被糊弄、无用的老头子的含义。他一脸严肃地要罗斯福解释这个称呼是什么意思，“这是一种表示亲密关系的称呼，”罗斯福说，“意思就是把你当成我们家庭的成员一样。”斯大林对这一解释显然很不满意，当罗斯福向侍者要香槟酒时，他看了看手表说该走了。此时那个发誓不说一句话的贝尔纳斯说出的话一定程度上缓解了现场的紧张气氛：“既然讨论‘山姆大叔’都不成问题，我们为什么不能讨论‘乔大叔’呢？”
在丘吉尔的劝阻下，斯大林又多留了半个小时，到23时10分方才离开。艾登在当天的日记里沮丧地写道：“和美国人一起吃了个饭，我觉得真是个糟糕的宴会。总统散漫、松懈又无力，首相知道宴会正在朝着无意义的方向发展，拼命想把话题拉回正轨，但说得又太多了。斯大林对待小国的态度，让我觉得如果不能用恶毒来形容的话，也至少是冷酷的。最后宴会结束时，我终于长出了一口气。”
2月5日清晨，一位“浑身怪味的俄国上校”来到英国人住地，提出斯大林抱怨说首相心爱的地图室的图表没能反映出苏联军队的最新进展，并更正了不准确之处。好在随后前线传来的好消息令西方人稍稍挽回了一些颜面，麦克阿瑟的部队攻入菲律宾首都马尼拉，成功解救了数千名被关押的盟军战俘和平民。当天的午宴上，莫洛托夫提议大家一起举杯，庆祝美国人在远东取得的“伟大胜利”。
第一次会议研究的是纯军事问题。2月5日16时举行的第二次会议上，那个极易发怒的贝尔纳斯终于获得了一个位置。罗斯福提议讨论德国占领区的划分问题，他的想法是让法国也参与这项工作，这是丘吉尔极力主张的。斯大林因为法国1940年的溃败而看不起他们。在他看来，这正是希特勒一年后大举进攻苏联的根本原因，他不接受法国有和“三巨头”平起平坐的权利，因为战败国只能由“始终坚持对抗德国、付出重大牺牲取得胜利的国家来治理”。
丘吉尔承认法国很快被打垮了，“而且后来也没做出多少贡献”。但他认为，“大国的命运不应由一国暂时性的技术状况决定”。不论法国战时是赢家还是输家，它在邻国眼中依然是大国，不能被当作二流国家来对待。在提出上述说法时，丘吉尔是否已考虑到日益衰弱的大英帝国呢？丘吉尔不停地抽雪茄，由此引发了会议期间的一个笑话——说首相的雪茄消耗量和焦虑度成正比。斯大林问罗斯福：“总统认为法国应该有占领区吗？请问是基于什么原因？”罗斯福承认，让法国加入是个不错的主意，但理由仅仅是出于善意。
为促成问题的解决，罗斯福宣布，美国将采取一切明智的步骤来保持和平，但不能花很大费用维持一大批驻在离本国上万公里的欧洲军队上。战争结束之后，美军滞留欧洲的时间不会超过两年，国会和国内民众都不会同意让美军在海外驻留更长时间。这大大出乎丘吉尔和斯大林的意料。丘吉尔对此大为震惊，这代表英国更加需要法国的协助监督占领德国的工作，否则局势就有失控的危险，这个任务远非现在虚弱的英国能胜任。
罗斯福说出这番话后，斯大林终于同意设置一个法国占领区。德国面积太大，任何一个国家都无法单独管理，即使苏联人也办不到。但随即就出现了新难题：三方都已同意的占领区分配图是依据英国人的意见划定的，一开始并无法国占领区。罗斯福和丘吉尔同意，法国占领区仅仅从“美英占领区”中划出，不影响原来划给苏联人的地盘儿。
在占领区问题上做出让步——其实苏联人并无损失——之后，斯大林立即抛出了另一颗重磅炸弹，他示意副外交人民委员伊万·迈斯基向会议介绍关于德国人战争赔偿的方案。迈斯基提出，德国对苏联的战争赔款不应低于100亿美元，因为与德国人入侵苏联造成的直接损失相比，这个数字实在不能算高，德国侵略给苏联造成的总损失估计在500亿美元左右。德国只允许保留20%的重工业，苏联要求分到德国所有拆下来的工业设备中的75%~80%。
丘吉尔对此不予认可，他指出第一次世界大战后战胜国只从德国人身上挤出10亿英镑赔偿，还是在美国人借钱的前提下德国人才有能力支付的。丘吉尔说，大英帝国在二战中同样蒙受了巨大损失，现在还背负着高达30亿英镑的债务。丘吉尔担心如果赔偿数额太大，英国就可能不得不替德国人付账，总不能让他们活活饿死吧？最后他说：“要马儿拉车，就必须喂它吃草。”斯大林立即反戈一击：“你得小心，免得马儿回头踢你一脚。”丘吉尔立即换了一个不用担心被马踢的比喻：“如果你有一辆汽车的话，想让汽车跑，就必须先给它加油。”
罗斯福表示，美国人不要德国的钱和设备，也不希望德国人因战争赔偿而饿肚子。除了可能没收德国在美国的资产（当时估价不超过2亿美元）之外，美国不会采取其他动作。迈斯基再次强调100亿美元实在不多，只是美国1944年至1945年财政年度预算的10%，斯退丁纽斯说“很对”。尽管迈斯基列举了一大堆数据，丘吉尔仍然反对不切实际的赔偿数额。作为变通，“三巨头”答应成立一个由外长牵头的赔偿委员会，详细研究再提出最后的建议赔偿数字。
会上大家经常争得面红耳赤，罗斯福再次在丘吉尔和斯大林之间扮演了调停人的角色。英国人对罗斯福自封为仲裁人感到很不高兴，有几个人甚至直言不讳地说“罗斯福对东欧历史的无知到了令人吃惊的地步”。艾登觉得，罗斯福想“对斯大林开诚布公地说明，美国并没有‘伙同’英国反对俄国”，导致“英美关系产生了某种有利于俄国的混乱”。丘吉尔的翻译伯斯少校认为，总统的精力似已耗尽，“以前在德黑兰会议上明显地表现出来的自信和坚定语调似乎没有了，他的声调好像是个疲惫不堪的人，这位慈祥乐活的大叔已经瘦得不成样子”。罗斯福明显衰老了，会谈期间他好几次垂下了头，看上去没有听大家讨论。
持续到20时的会议几乎未做出任何决定。“这种会议都是这样，要花好几天时间才能回到正事上，”贾德干在写给夫人的信中说，“老大们都不知道自己在讨论什么，得教教他们，讨论方式要更加简洁。我想我们已经在进步了，但这个地方还是乱得像个精神病医院。”
罗斯福将他最关注的联合国议题在6日的会议上提了出来，美国人为此进行了精心准备。1944年秋季，在华盛顿附近已经提前举行了敦巴顿橡树园会议。该会议分两阶段进行：第一阶段从1944年8月21日到9月28日，由美、英、苏三国参加；第二阶段从1944年9月29日到10月7日，由中、美、英三国参加，中国代表团首席代表是当时驻英国大使顾维钧。会议就战后联合国的组织机构基本达成协议，但安理会否决权和创始会员国资格问题一直纠缠不休。斯大林脑子里想的是三大国，不包括美国人和英国人分别拉拢的中国和法国。他预料到将来不仅会遭到美英的反对，还必须面对中、法的牵制，苏联处于以一敌四的绝对劣势地位。
2月6日16时开始的会议允许记者拍照，他们退场后正戏开始。罗斯福清楚如果美国的提案不被采纳，联合国就无法建立。他请大家翻开美国对联合国安理会表决程序出具的方案，然后提出表决权与联合国的未来生死攸关，关乎本次“三巨头”会议的最主要目标——确保未来的世界和平。最后他说：“全世界所有国家都有一个共同愿望，想见到至少今后50年没有战争的日子。我本人没有那么乐观会相信永久的和平，但确信50年的和平还是可行的、有可能的。”
这句话不仅使丘吉尔动容，也明显打动了斯大林，况且迈斯基告诉他苏联战后估计最少需要10年时间才能恢复元气。斯退丁纽斯已从前任国务卿赫尔那里继承了推动成立联合国的热忱，他详细介绍了美国的方案——这一方案已于1944年12月5日提前呈送丘吉尔和斯大林——其核心内容是：一、安全理事会每一理事国都有一个投票权；二、安全理事会关于程序事项的决议，应以七个理事国的可决票进行表决；三、安全理事会对于其他一切事项的决议，应以七个理事国的可决票包括全体常任理事国的赞同票进行表决，但有一项例外，如果某一理事国为争端当事国，则不得参与投票表决。
事实证明，美国人对组建联合国一事纯属剃头挑子一头热。对于他们两个月前提交的文件，丘吉尔和斯大林并未认真阅读，后者更是提出了一大堆问题。莫洛托夫指出，苏联代表团非常重视这份文件，想再认真研究一下斯退丁纽斯的提案，建议到第二天再做讨论。对文件同样未做详细参读的丘吉尔随声附和，提出如此重要的问题不必匆忙做出决定。英国人对罗斯福及时伸出了援助之手，丘吉尔声称他对美方在敦巴顿橡树园会议上提出的表决方案原本是有疑虑的，但在研究了美国的新方案后，认为这个方案已经保护了英国的利益。和平的确需要依赖大国，但若不允许小国宣泄不满是不公平的。贾德干对首相贸然加入辩论忧心忡忡，因为他并没有认真研究那份文件。听完丘吉尔的发言，他禁不住长出了一口气，“首相采纳了外交部希望他采取的路线，表现很好”。
丘吉尔拿香港作为例子，“如果中国依据新方案提出归还香港，那中国和英国就会被排除在外，不得就解决争议的方案进行表决”。斯大林一直对苏联1939年因入侵芬兰被英法主导的国际联盟开除一事耿耿于怀，他表示大家都清楚，只要他们三个人仍然在世，就不会有任何一人让国家卷入侵略性行为。但毕竟10年过后，说不定三人都已不在人世，届时新时代的领导人恐怕根本不晓得战争的可怕，他们对许多问题的看法可能会和他们三人不同，“那时会怎么样呢？我们的目标好像是至少要保障今后50年的和平吧，也许我的这种想法太天真了？我们必须完成一份防止三大国之间发生冲突的公约”。
讨论过程中大部分时间沉默不语的罗斯福及时介入中止了辩论。他向斯大林保证说，若要排除某一成员国，一定要经过安理会的一致同意。这番话成功安抚了莫洛托夫。斯大林提议次日继续讨论，罗斯福只好表示同意。他晓得如果得不到斯大林的支持，就不会有联合国，也就不会有持久的和平。美国人显然非常失望，贝尔纳斯在回忆录中这样写道：“我感到非常困惑，斯大林显然不曾考虑或者研读我们对安理会表决程序的文件，即使它们已经由外交邮包在前一年的12月5日寄给了他。”
雅尔塔会议花费时间最多的是波兰问题，八次全会有七次涉及这一问题。在英国人的记录中，“三巨头”有关波兰问题的发言超过了18000字。在6日剩余的时间里，三方关于波兰问题的会谈很快陷入僵局，有关波兰边界线和政府成立的问题扯起来就没完没了。因为过程太过烦琐且与太平洋战场关系不大，待今后有机会讨论欧战时咱们再说。
美国人关心的苏联参加对日作战问题一直未能列入议程。2月5日，金上将告诉苏联首席军事代表安东诺夫，他将在次日就太平洋战局进行汇报，并乐于接受苏联方面的任何提问。安东诺夫表示非常乐于听取美国人的汇报，“但有关这件事的讨论，苏联总参谋部希望在政府首脑讨论过太平洋战争后再进行”。苏联的立场在6日的会议上丝毫未变，只有库兹涅佐夫对金的报告提出了问题，他问美军的计划是否包括在千岛群岛占领某一岛屿。金说这种可能性是存在的。库兹涅佐夫同样对美军潜艇在日本近海的巡逻作业表示出浓厚兴趣，仅此而已。安东诺夫问布鲁克：“我们集中兵力在主战场先打赢德国，再把兵力调过来打日本，不是更好吗？”
美国人认为，2月7日的会议不可能出现令人满意的效果。波兰问题的讨论陷入僵局，尽管前一天斯退丁纽斯就联合国问题作了翔实报告，但表面上看丝毫没有达成协议的迹象。在7日上午的外交人员会议上，当斯退丁纽斯试图提出这一问题时，当天的会议主持莫洛托夫粗野地指出，联合国问题不在本次会议讨论范围之内。但就在下午全体会议召开前几分钟，丘吉尔突然凑到罗斯福的耳边小声说：“‘乔大叔’准备接受敦巴顿橡树园决议了。”罗斯福和斯退丁纽斯大为惊讶，莫洛托夫上午不是还拒绝谈论这一问题吗？
罗斯福宣布会议开始，首先讨论波兰问题。斯大林说他们为会议准备的文件正在打印，在此之前不妨先讨论其他问题，比如联合国问题，他请莫洛托夫就此事发言。莫洛托夫说：“听完斯退丁纽斯先生的报告以及丘吉尔先生的澄清说明之后，苏联政府觉得，这些方案完全保障了大国在维持和平这件事上的一致立场。苏联愿意接受安理会表决程序的方案，没有其他评论。”迈斯基在日记里这样写道：“美英代表团顿时松了一口气，许多人脸上浮现出发自内心的微笑。”这无疑是罗斯福的重大胜利，而且是预料外的大胜。
美国人的兴奋劲儿还没过去，莫洛托夫就抛出了另一个难题。虽然苏联放弃在敦巴顿橡树园会议上提出的16个加盟共和国全部加入联合国成为会员国的要求，但希望有三个至少是两个共和国能成为会员国，“英联邦的自治领已经获得了参与国际事务的地位，三个或至少两个苏维埃共和国在大会中占有一席之地也是合理的，它们的牺牲和对战争做出的贡献使它们获得这一地位当之无愧。况且，我们刚刚在表决程序方案上做出了让步”。莫洛托夫的意图非常明显，英国人有6票，美国人有中国和拉丁美洲国家的支持，苏联人必须争取更多的票数，才不至于在今后的决策中陷入孤立地位。莫洛托夫接着说，“乌克兰、白俄罗斯和立陶宛应该加入联合国，它们在大战中牺牲最大，也最早遭到敌人的入侵。乌克兰的面积、人口和重要性是毋庸赘言的。德黑兰会议之后，苏联各个加盟共和国都成立了外交部，可以单独参加国际事务”。苏联人的本意只是要求乌克兰和白俄罗斯加入，提出立陶宛不过是一种讨价还价的策略。
这显然违反了美国人倡导的“一国一票”原则。在给斯退丁纽斯递上一张上边写着“势头不妙”的字条之后，罗斯福还是决定把苏联同意安理会表决程序的事情先定下来。他说“这是向前迈出的一大步，必将受到全体世人的欢迎”。当罗斯福告诫斯大林，美国国内可能会出现对苏联加盟共和国成为会员国的公开反对意见时，苏联领导人表示，支持美国在联合国大会上再拥有两个或三个投票权，以帮助罗斯福平息国内的反对意见。斯大林显然认为，苏联获得两席远比美国获得两席要重要得多。在美国内部，贝尔纳斯希望将这三个席位分给波多黎各、夏威夷和阿拉斯加。这些棘手问题暂时无法做出决定，被交给外长会议讨论并提交报告，他们还将讨论在何时何地举行联合国成立大会。
当天晚些时候，斯退丁纽斯与罗斯福进行了私下交谈。罗斯福告诉国务卿，从地理和人口角度来看，他不认为苏联人要求多两席有什么不合理。斯退丁纽斯在回忆录中写道，“这是最有成果的一天，我们都很庆幸，在通向世界组织这条艰巨的道路上又迈进了一大步”。美国后来在4月3日宣布，不再为自己谋求三个投票权。
2月8日15时，三方军事首脑在苏沃洛夫宫开始探讨在太平洋战场采取联合行动的方法和途径。莱希上将对谈判的前景非常悲观，但马歇尔认为双方能坐下来谈已经算不小的进步，“因为苏联人终于愿意谈论我们感兴趣的事情了”。
莱希开门见山地指出，希望今天的会议专题讨论远东问题，“德国投降之后，我们必须尽早制订出对日作战的详细计划”。安东诺夫小心地表示，他接下来的发言仅代表个人意见，但他保证“所有重大问题他当天就会向斯大林同志汇报并尽快提供完整、权威的答复”。他表示苏军的作战计划是预备以主力部队攻打中国的东北地区，切断日本关东军与本土的联系。苏军需要美国海军的帮助，以保证堪察加和西伯利亚东部不受日本海军的攻击。此外，美国人还必须提供更多的装备和物资。
对美国人提出的在远东建立空军基地一事，安东诺夫坦言不能做主，连个人意见也不能表达。因为这一计划涉及一个重要问题，美军某些军事行动需要在苏联领土上进行，这肯定会引起日本的抗议，《日苏中立条约》还在有效期内。安东诺夫及其同僚认为，美国人的计划非常出色，也能体谅他们的急切心情。他坦承未经斯大林同志的允许，不能答复美国人提出的任何问题。虽然未得到任何答复，但莱希和马歇尔依然对当天会议的进展情况感到满意。美国人和英国人再次确认了一个事实，斯大林确实每天都在发号施令，每次召开“三巨头”会议前他再三强调不能离开前线的理由非常充分，绝非搪塞。
就在军事首脑会议召开15分钟之后，8日15时15分，斯大林应约来到里瓦迪亚宫，罗斯福正在和国务卿谈论上午外长会议的情况。看到斯大林走了进来，斯退丁纽斯主动起身告退。罗斯福告诉斯大林：“外长已就今天的议程达成了协议。”斯大林问是否关于苏联两个加盟共和国加入联合国的事，罗斯福回答“是的”。
既然答应了苏联人的要求，罗斯福趁势将话题引向了美国人关心的第二大问题，邀请苏联参加对日作战。他告诉斯大林，麦克阿瑟的西南太平洋战区部队刚刚攻入马尼拉，尼米兹的部队即将向硫黄岛发起进攻，远东战争进入了一个新阶段。现在迫切需要再建立几个空军基地，以强化对日本的轰炸，这样盟军或许不用派出地面部队就能打赢对日本的战争。斯大林明白，美国人的意思是在苏联远东地区建立空军基地。他回答说，苏联不打算让美国空军在堪察加地区建立机场，因为日本在那里有领事馆，而苏联和他们目前仍处于和平状态。但他允许美方在共青城或尼古拉耶夫斯克设置两个空军基地，前者位于阿穆尔河下游，后者则在河出海口。斯大林特别强调，“这两个在沿海地区的基地离日本更近一些”。当时在座的除两位元首外，还有莫洛托夫、哈里曼及两名译员波伦、巴甫洛夫。
罗斯福明显受到了鼓舞，他递给斯大林一份莱希上将精心准备的备忘录，请他授权苏联的参谋人员与他们的美国同行一起规划远东作战。斯大林表示，完全没有问题，他会立即下达必要的命令。罗斯福得到了清晰的信息，他到雅尔塔的第二项重大任务即将完成。现在只剩下一个问题，苏联人的条件是什么呢？斯大林断然不会只出工不要工钱的。
事实上苏联人对远东有着浓厚的兴趣，但是他们隐忍不发，想让美国人先提出来再后发制人。如果美国人自始至终不提太平洋战场，他们一定会憋屈而死的。看到罗斯福终于开了口，斯大林也就毫不客气地说：“我想讨论一下，我们参与对日战争的政治条件。”
罗斯福对此早有准备。他回答说，俄国要取得库页岛——日本人叫它桦太岛——南部和千岛群岛作为报酬是完全没有困难的。至于在远东给苏联提供一个不冻港的问题，是否可以从中国人那里租借大连，或把它变成一个自由港？斯大林对此不置可否。他要求得到更多的东西——中国东北地区铁路的使用权。罗斯福的答复大致相同，这一问题有两种解决方案：一是直接租用，二是和中国共同经营，但必须和蒋介石商量。
罗斯福的答复使斯大林感到满意，但他仍带着一丝威胁的口吻说：“如果这些条件不能得到满足，我和莫洛托夫就很难向苏联人民解释，我们为什么要加入对日战争。他们很清楚我们为什么要和德国作战，因为德国进攻我们，威胁到了我们的生存。可是他们不明白，为什么要和一个并未交恶的国家开战。如果这些政治条件达成了，人民就会了解这是为了国家利益，也就十分容易向最高苏维埃解释参战决定了。”
“我还没有机会同蒋介石元帅讨论，”罗斯福又一次拿出了那个老掉牙的标准答案，“与中国人讲话的最大麻烦是，不论你对他们说些什么，不到24小时全世界都知道了。”波伦感觉，“很显然总统对当下所做的事情感到了不安”。
斯大林对罗斯福的话心领神会，他不认为“现在就有必要和中国人说”。他向罗斯福保证苏联人绝不会泄密：“最好是在这里把这些条件写下来，经三大国同意。”罗斯福对此表示认同。交易在如此短的时间里就搞定了：苏联参加对日作战，换取从日本划让领土，以及在中国东北获得利益，外蒙古保持现状。
看到罗斯福还有些担心，斯大林向罗斯福担保“大可完全放心”，他和蒋介石政府的关系很好，4月间将有国民党代表来莫斯科，他乐于接见中国人。一旦苏联从欧洲调遣20~25个师到远东地区，就可以将上述内容告诉中国人，“关于不冻港问题，我们可以商量，我不反对把它变成国际自由港”。
两人开始直率地讨论中国的内部问题。罗斯福说，美国一直努力试图让中国生存下去。“中国会生存下去的。”斯大林微笑着回答，但他认为不可思议的是国民党和共产党为什么不能维持抗日统一战线。罗斯福回答说，魏德迈和赫尔利在使重庆和延安联合起来的工作中正比他们的前任取得更大的进展，重庆的国民党对合作破裂应比共产党负更多责任。
会谈气氛“相当融洽”。罗斯福决定趁热打铁，利用双方达成的共识争取苏联人合作在亚洲建立新秩序。他提醒斯大林，自己在德黑兰会议上曾经提议对朝鲜进行托管，现在他建议以美国、苏联和中国为托管国，没必要请英国人参加，托管时间为20~30年。斯大林回答道“越短越好”。
罗斯福提出如果不请英国人参加，丘吉尔可能会不满意。“他肯定会非常生气的，”斯大林装出相当关心的样子，“事实上，首相可能会宰了我们。”接下来他的话大大出乎罗斯福意料，“我认为，我们应该邀请英国人。”罗斯福提出了一个折中方案：先确定三个托管国，倘若英国人闹得太凶，再邀请他们参加。斯大林表示认可，朝鲜问题就这样说定了。
罗斯福得到了斯大林加入对日作战的承诺，这一承诺是以牺牲中国的利益为代价换取的。但他当时关心的是美国的利益，如何在少死人的前提下尽快结束战争。苏联人在雅尔塔会议的前几天拒绝谈论远东问题，这使罗斯福相信只有答应斯大林的条件，否则不可能和苏军在远东进行合作。这显然是一个完全错误的判断。以苏联人的胃口和常年对远东的觊觎，如果罗斯福再耐几天性子，苏联人就会迫不及待主动提出来的。
时间已接近16时，每天的正式会议即将开始。当丘吉尔抵达会场时，他吃惊地发现罗斯福和斯大林正在进行秘密会谈，连国务卿斯退丁纽斯都被要求回避。丘吉尔气愤地让助手告诉美国人自己到了。虽然罗、斯会谈仅用时不到30分钟，但依然导致8日的大会比平时晚了15分钟。
正式大会开始之后，外长们提议1945年4月25日在美国旧金山召开联合国成立大会，1942年在华盛顿参加签署《联合国家共同宣言》的国家以及3月1日前对轴心国宣战的国家都将被邀请参会。斯大林对此表示反对，在罗斯福和丘吉尔同意让白俄罗斯和乌克兰成为创始成员国参会后才勉强同意。随后会议关于波兰问题的讨论一直到19时30分休会都未达成任何一致意见。
当天晚上，斯大林在苏沃洛夫宫设宴招待美英代表团。莱希上将数出参加宴会的贵宾有30人之多，安娜、萨拉和凯瑟琳三位女士应邀出席，大大活跃了晚会气氛。斯大林显得兴致很高，他坐在一张长桌子的中央，左边是丘吉尔、右边是罗斯福，莫洛托夫、艾登和斯退丁纽斯分别坐在他们对面。会议已进入第五天，“三巨头”开始初步评估己方的成败得失。美国人以牺牲中国利益的高昂代价换来了苏军参加远东作战的承诺，但成立联合国、波兰问题、法国参与监管、战争赔偿等问题都远未能达成协议。斯退丁纽斯将会议至今没有谈崩归功于没有设定正式议程，一旦三方在某一问题上遇到难以逾越的障碍，就暂时搁置先谈论另一个问题。斯大林在晚宴上举杯致辞：“在同盟中，盟友不应该相互欺骗。我提议大家为三国同盟的坚固干杯。愿同盟坚强、稳定，愿我们彼此永远坦诚相待！”
一个被安娜称作“看上去像最险恶的伪君子”的男人开始殷勤地给女士们倒伏特加，“他又矮又胖，秃顶圆脸，无框眼镜后边的黑眼睛闪闪发光”，波伦觉得这人像一个中学校长。这个叫维辛斯基的男人甚至博得了萨拉的好感，她在第二天写给母亲的信中说：“那位把数以千计的斯大林的所谓敌人送进坟墓的人非常不错，很好相处，在他们优雅地享用烤乳猪的时候，那个人用一种叫‘纳尔赞’的带气泡的矿泉水稀释我们的伏特加，使我们始终保持清醒。”
罗斯福指着桌子对面那个“戴夹鼻眼镜的人”问斯大林，这是贵国的哪一号人物。斯大林毫不避讳地回答说：“哦，那是我们的希姆莱，他的名字叫贝利亚。”后来葛罗米柯报告说，罗斯福对这个比喻“明显感到了不悦”。上次在德黑兰，贝利亚只是幕后随员，这次是作为正式成员参加会议，终于有了露脸的机会。和罗斯福、丘吉尔、哈里曼、霍普金斯不同，斯大林并未带子女与会，苏联代表团中只有贝利亚的儿子谢尔戈到了雅尔塔。但他不能像上述几位大人物的子女那样公开露面，他的特殊任务是负责监听美英代表团成员的所有谈话。在德黑兰会议上，他也负责这项业务。斯大林每天听取监听内容的汇报时间达到了1到1.5个小时，甚至连被窃听者的说话语气都要详细询问。毋庸置疑，坐镇主场的苏联人在情报上占据了绝对优势。参加了大部分会议的美国国务院特别政治事务办公室副主任阿尔杰·希斯1948年被指控为苏联间谍，1950年因伪证罪被判处五年有期徒刑。但希斯在1957年和1988年相继出版的回忆录《在舆论法庭里》和《一生的回忆》中都坚称自己是清白的。
宴会自然少不了敬酒和相互恭维。斯大林频频向丘吉尔举杯，“我提议，向大英帝国领导人敬酒，他是全世界最有勇气的首相。在他身上，充分体现了政治经验与军事领导相结合的典范。当全欧洲都向希特勒屈服时，他说即使举目无亲，没有盟国并肩，英国也要独木撑天与德国人奋战到底。让我们向百年才出一个的伟人致敬，他勇敢地撑起了大不列颠的旗帜。我是打心底里说出这番话的”。
斯大林的赞美让丘吉尔有点飘飘然，他起身举杯回敬道：“当我说我们全心全意把斯大林元帅的生命视为最宝贵的财富时，绝对不是夸大，也不是奉承。历史上有过不少胜利者，但是他们当中没有几个是政治家，而且大多数人在随着战争而来的困难中把胜利果实抛弃掉了。我由衷希望能向苏联人民租借斯大林元帅，来协助我们摆脱过去的不幸，走向更加美好的未来。我走在这个世界上，因为与这位伟人有交情而越发有勇气、有信心。他在整个苏联声望正隆，更在全世界声名远播！”
斯大林变换一种巧妙的方法来赞美罗斯福：“我提议，为敦巴顿橡树园会议的成功干杯，为战争压力下诞生的同盟敬酒，愿它在战后更坚强、更长久。”他再次提议为美国总统的健康干杯，“一个人的勇气对全世界的未来历史显得如此重要的，几乎史无前例！我和丘吉尔先生在各自的国家里，相对来说下定决心比较简单，这两个国家都是为它们自身的生存而同希特勒的德国作战。这里还有第三个人，他的国家未曾遭受侵略的严重威胁，但也许抱有更广泛的民族利益感，成为引导全世界动员起来反对希特勒的种种手段的主要缔造者。”斯大林动情地谈道，总统最突出的成就是促成了《租借法案》，苏、英、中才得以在逆境中坚持下来，才有了今天盟军的大好局面。
斯大林的敬酒遍及了所有人，他建议为那些“当我们都在自得其乐时还在辛勤工作的人”干杯，并祝所有翻译人员身体健康。几名翻译推举波伦出面答谢，可能已经喝了不少伏特加，波伦乘酒兴用改动的《共产党宣言》中的话作为回敬：“全世界翻译工作者，联合起来，你们失去的只是你们的老板！”全场静默，然后是大笑，斯大林举杯绕过餐桌同波伦碰杯，对他的“机智”倍加称赞。
宴会期间大部分时间都保持沉默的罗斯福显然来了兴致，他赞美“这场晚宴的气氛犹如一场家庭聚会”，然后号召大家通力合作，“让地球上的男女老幼都能获得安全和福祉”。他这番话并未打动所有宾客，波特尔元帅在日记中就抱怨罗斯福说的“比我以前听到的所有废话都多，瞎煽情，没有任何智慧火花”。
晚宴一直持续到次日凌晨1时才结束，莱希统计其间起立敬酒干杯多达38次——实际上是45次。正菜足足有20道之多，以至于很多菜端上来时已经凉了。所有还没喝醉的人都往酒里兑水以保持清醒，或者趁人没注意直接将酒倒入花盆里。
莱希有大量公务需要处理，他认为参加这样毫无意义的宴会纯属浪费时间。英国陆军参谋长布鲁克有着与莱希类似的感觉，“谈话水平极低，大部分都是没有诚意的巴结和奉承！我越来越觉得无聊，越来越困，但宴会总是结束不了”。回到里瓦迪亚宫之后，精疲力竭的罗斯福告诉斯退丁纽斯，在两个最具争议的问题——成立波兰政府和德国赔偿问题上缓和立场，向苏联人做出让步。
2月9日上午11时，英美参谋长联席会议出具了联合军事报告，并很快得到罗斯福和丘吉尔的批准：
一、总体战略思想不变，一致同意在苏联及其他盟国的配合下，尽快促成德国的无条件投降。
二、在太平洋其他国家的配合下，保持并不断加强对日本的攻势，削弱其军事力量，占据能够促成其最终投降的有利局面。
三、打败德国的最早时间定在1945年7月1日，最晚1945年12月31日。对日战争将在德国崩溃18个月后结束。
四、在欧洲已解放地区，对能够在对德和对日作战中发挥积极作用的各种力量提供必要援助。
五、一旦对德作战局势允许，在顾及其他已约定或必须兑现的承诺之外，优先将欧洲战场的兵力重新部署到太平洋战场。
六、持续对日本的攻势，为尽早实现登陆日本本土创造条件。
七、从地中海抽调兵力，充实欧洲西线战场。
当天午饭后，工作人员在里瓦迪亚宫的一片草地上铺上了地毯，中间摆上了三把椅子。罗斯福居中而坐，斯大林在他左侧，丘吉尔在摄影师全部就位后才走过来，只能坐在罗斯福右侧。三位领导人面带笑容，好像一母同胞的三兄弟一般。出于父亲霍普金斯的缘故，23岁的罗伯特与“三巨头”早已熟识，卡萨布兰卡会议他就是现场摄影师。他这次是受命从德国前线赶到马耳他再辗转来到雅尔塔的，并成为第一个被允许在罗斯福和斯大林私下会谈时入场拍照的摄影师。除三位外交首长按罗伯特的指挥就位之外，将军和官员都想在“三巨头”身后找到一个显眼的位置，现场出现了一定程度的混乱。布鲁克为此抱怨说，“拍照活动是最欠缺组织的一幕，没人引导各个政治、军事分组的人各就各位”。参加过头一天晚上斯大林宴会的客人有了一个重大发现：一位昨晚服侍过他们的服务员现在摇身一变，身穿苏联内务人民委员部将军制服和大家站在了一起。
罗斯福亲昵地向年轻人招手：“罗伯特，你打算怎么拍？”“总统先生，”罗伯特说，“我希望斯退丁纽斯先生站在您的身后，莫洛托夫先生站在斯大林先生身后，艾登先生站在丘吉尔先生身后。”
斯大林招手让罗伯特过去，和他亲切握手，并问上次分别后是否一切都好。年轻人慌不迭地点头：“我希望成为第一个进入柏林的美国摄影师，但看样子无法实现了。因为您的部队已经逼近柏林近郊，而我们的军队还在200公里之外。”斯大林问他愿不愿意跟随红军一起进城：“这样你就可以成为第一个记录攻占柏林的美国摄影师了！”
罗伯特在回忆录中这样写道：“这个提议几乎令我停止了呼吸，我不假思索地脱口而出，‘当然愿意！您能替我安排吗？’我竟然忘了在苏联，只要这个人一声令下，就没有办不成的事情。他说，‘你处理好你那头的事情，这头归我负责好了’。”可怜的罗伯特并未实现自己的愿望。虽然罗斯福、马歇尔、艾森豪威尔都愿意为年轻人开绿灯，但由于父亲霍普金斯坚决反对，他随苏军入城的想法最终只能泡汤。
2月10日中午的外交会议结束后，莫洛托夫请哈里曼14时到尤苏波夫宫会谈。美国大使拿到了苏联参加对日战争的政治条件：外蒙古现状必须维持，1905年日本武力夺取的地方——库页岛南部、旅顺和大连必须归还，斯大林还要求控制中国东北的铁路和千岛群岛。作为报答，苏联除对日宣战外，还将与蒋介石缔结友好同盟条约。
哈里曼说，总统“希望做三点修改后再接受”。大连和旅顺应该是自由港，中国东北的铁路应由中苏联合委员会共同管理。“除此之外，我有把握认为，对这两个与中国有关的问题，如果没有征得蒋介石委员长的同意，总统是不会处理的。”回到里瓦迪亚宫后，哈里曼把斯大林的提议草案连同他所做的修改呈交总统。罗斯福批准了修改意见，并让哈里曼把它交给莫洛托夫。
斯大林对此并不认可。他在休会期间把哈里曼拉到一边，告诉他关于加入对日作战问题，他准备就总统提出的协议做出让步，“我完全愿意把大连变成自由港，但旅顺港完全不同，苏联要把它作为海军基地，因此必须租借”。
“为什么阁下不亲自与总统讨论这件事呢？”哈里曼建议。过了一会儿，斯大林和罗斯福便凑在一起低声交谈，两人很快取得了一致意见。罗斯福显然忘记了自己原来的主张：同意苏联租借港口，就更难说服丘吉尔放弃香港。现在唯一遗留的问题是，如何和何时把这个协议告诉蒋介石。罗斯福问斯大林，是否想与在莫斯科的宋子文讨论这些事情，还是让他直接与蒋介石谈。
斯大林说，自己是有利害关系的一方，还是由总统去谈更好一些。“什么时候与委员长谈呢？”罗斯福问。斯大林说，待我在远东再部署25个师之后，到时我会告诉你的。此时丘吉尔走了过来，两人立即闭上了嘴。搞得丘吉尔一脸狐疑，认为两人又在背着他搞什么阴谋诡计。
哈里曼将协议拿给军方首领看，马歇尔显然非常满意，“为了取得这个成绩，要我再在这里待一个月我都愿意”。金上将说，“我们刚刚挽救了100万名美国年轻人的生命”。莱希上将认为有了这项协议，就可以不虚此行了。他在回忆录中这样写道：“总统和斯大林签字的协议托付给我保管，就存在白宫我的秘密档案里。由于当时苏联和日本仍处在和平状态，因此这份文件必须绝对保密。”
一直到11日早晨，丘吉尔才得知美国人和苏联人之间有了一个暂时不能公开的协定。罗斯福不希望英国人在远东协议上插上一脚，斯大林却想把丘吉尔也拉进来。或许他认为英国是苏联战后的主要竞争者，希望他们承认苏联得到的新领土。莫洛托夫10日在拟定协议草稿时已把英国列为签署国之一。虽然一直到11日才第一次看到这份文件，丘吉尔还是打算在上边签上名字，“我们欢迎苏联船只出现在太平洋，我们也赞成苏联在日苏战争中的损失得到补偿”。对他来说，英国并不打算在进攻日本本土的战斗中派出陆军，那么这些事儿就交给苏联人去办吧。况且斯大林想要的是中国的东西，而不是英国的。
雅尔塔会议召开之前，丘吉尔曾经告诉艾登，“靠苏联对日作战迅速结束战争，毫无疑问会为我们节约数十亿英镑，参谋部认为苏联成为太平洋大国并没什么坏处。我不会反对你所提到的苏联人的野心，你尤其高估了他们的要价，比我们可能要撤出中国的损失还要大”。艾登对此不予赞同，反对丘吉尔在协议上签字。他在2月1日曾告诉斯退丁纽斯，如果苏联人加入太平洋战争，那是因为他们想获得利益，不想让美英独吞胜利果实，我们不必要为了他们的加入而开出高价。艾登当着丘吉尔和罗斯福的面说，这种幕后交易是“本次会议极不体面的副产品”。
贾德干爵士被临时叫来提供咨询，他也不赞成首相在这个秘密协议上签字。但丘吉尔不为所动，仍然坚持在协议上签了字。丘吉尔给出的理由是，如果不签，就会削弱英国在这一地区的威望，使伦敦被排除在未来有关远东问题的讨论之外。波伦对此的评论是：“对这一协定的中肯批评是，它是背着我们的中国盟友订立的。”
这一标题为“三大国关于远东问题的协定”的文件全文如下：
苏联、美利坚合众国及大不列颠三大国领导人同意，在德国投降及欧洲战争结束二至三个月后，苏联将参加盟国方面对日作战，其条件是：
一、维持外蒙古现状。
二、恢复1904年日本背信弃义的进攻所破坏的原属俄国的各项权利，即：
1.将库页岛南部及其全部毗邻岛屿归还苏联；
2.大连商港国际化，并保证苏联在这个港口的优惠权益，恢复租借旅顺港为苏联海军基地；
3.设立中苏合营公司，对通往大连的中东铁路及南满铁路进行共管，并保证苏联的优惠权益，而中国保持在满洲的全部主权。
三、千岛群岛归还苏联。
经谅解，有关外蒙古及上述港口与铁路的协议，尚需征得蒋介石委员长的同意。根据斯大林元帅的建议，总统将采取步骤以取得该项同意。
三大国首脑同意，苏联的这些要求应在战败日本后毫无条件地给予满足。
苏联方面表示，准备与中国国民政府签订一项苏中友好同盟协定，以期用武力帮助中国达到从日本枷锁下获得解放的目的。
1945年2月11日
虽然在艾登和贾德干的反对下在协议上签了字，但是战后，丘吉尔还是在回忆录中费尽心机为自己的行动开脱：“我必须说明，我虽然代表大不列颠签署了这个协定，但不论是我还是艾登，都完全不曾参加这个协定的拟订。这被认为是一件美国的事情，当然是与他们的军事行动有巨大利害关系的事情。总之，事前并没有跟我们商量，只是要我们表示同意。我们也这样做了。对苏联的这些让步，在美国曾有许多谴责。责任是在他们自己的代表身上。这个问题对于我们是关系不密切而且是次要的。除非我们有非常充足的理由，否则我们插手进去是错误的。”
原定2月10日20时30分的宴会轮到英国人做东。当天21时，丘吉尔在沃伦佐夫宫接待室里静候贵宾的光临，客人却迟迟没有来到。几小时前罗斯福突然宣布，要在次日15时之前离开雅尔塔。赖利已派出一个特工小组前往中东，为总统会晤埃及、沙特和埃塞俄比亚领导人进行筹备。罗斯福的决定让英国人非常吃惊。安娜告诉萨拉，总统必须告辞去赴重要的约会。萨拉不满地告诉莫兰医生：“这话说得好像雅尔塔会议就不重要一样。”丘吉尔对此非常恼火，他对罗斯福匆忙结束会议赶着去地中海会见几个无足轻重人物的做法非常不满，那里可是英国人的后院。
贵宾姗姗来迟，轮椅上的罗斯福再三向丘吉尔道歉，斯大林几乎紧跟在罗斯福之后来到。丘吉尔举杯提议向“英王陛下、美国总统及苏维埃主席三位国家元首致敬”。宴会同样离不开谈公事。斯大林告诉丘吉尔，他现在很怕回莫斯科，“我不知道怎么去告诉苏联人民，因为英国的反对我们得不到任何赔偿”。几分钟后丘吉尔说，他原则上是同意赔偿的，但不要忘记一战结束后德国无法支付赔偿的效果。在斯大林的压力下，两人同意会议公报可以提到赔偿，并配上一段声明，苏联和美国同意接受以200亿美元为未来讨论的基础，其中半数归苏联所有。
这回斯大林彻底高兴了。丘吉尔提议敬酒，祝斯大林寿比南山，“我以前多次敬酒祝贺元帅政躬康泰，这次的祝愿比以往更加热切，我希望见到苏联光明、繁荣、幸福的未来”。随后大家的话题转到了英国大选。丘吉尔解释说，“在不列颠有两个政党，而我们只属于其中的一个”。斯大林说，“一个政党要好得多”。丘吉尔说，在座三位领导人中，他是唯一一位会被自己的政府“在某一天赶下台的人”。斯大林和罗斯福都开始为老大哥打气。罗斯福动情地建议为丘吉尔干杯，“当我28岁开始从政时，丘吉尔先生已经有了为其国家服务的长期经历。他在政府内外工作了许多年，以两种身份做出了重大贡献”。他着重提到了丘吉尔对绥靖主义的抵制，指出丘吉尔在野时甚至做出的贡献更大，“因为他迫使人们思考”。斯大林认为丘吉尔过于悲观了：“人民一定会了解他们需要领袖，有谁比得上带领他们赢得战争的领袖呢？”刚刚赢得大选的罗斯福介绍了一些对付左派的经验供丘吉尔参考。丘吉尔提前向斯大林示警，“对不起，我没有其他选择，必须痛批共产党才能赢得更多选票”。当深夜0时30分斯大林离开时，许多英国代表团成员聚集在别墅客厅里，丘吉尔号召“为斯大林元帅欢呼三声”，大家都按他的要求去做了。
当天晚上，三个代表团的成员几乎通宵未眠，忙着准备次日供“三巨头”签字的文件。最后一次大会11日12时15分在里瓦迪亚宫召开，三国领导人仅对文件做了很小幅度的修改。15时45分，“三巨头”按照之前排好的顺序签字，丘吉尔领衔，罗斯福居次，最后是东道主斯大林。罗斯福告诉苏联领导人，“我们很快将在柏林见面”。几分钟后，“三巨头”就乘车离开了里瓦迪亚宫。
签署最后的文件之后，三位外长走入里瓦迪亚宫门廊。莫洛托夫看到了那棵柠檬树上边还结着不少柠檬，提议艾登和斯退丁纽斯各取一枝留作纪念，两人果真那么做了。其他外交官蜂拥而上，一名苏联外交官在日记中这样写道，“可怜的树！它能被折的枝丫全被折掉了，只剩下能用斧子砍或锯子锯掉的部分”。代表们完全没意识到，他们从雅尔塔带回的应该是橄榄枝。
离开里瓦迪亚宫后，罗斯福并未直接前往地中海，而是前往停泊在塞瓦斯托波尔港的“卡托克廷”号上住了一夜。总统行程日志上记载，“舰上水兵列队舷侧，于总统登舰时给予最高的崇敬礼”。赖利记得当天吃的是得州牛排，“舰上为我们准备了可口的晚餐，在连吃了8天俄国菜后，这可真称得上珍馐美味。”罗斯福看上去疲惫至极，霍普金斯累得几乎爬不起来了。莱希在日记中这样写道，“我们每个人都是如此，这是我经历过的最为紧张忙碌的一周，有几天我几乎每天都连续工作20个小时以上，其中包括参加那些没完没了的宴会。虽然那些菜肴十分丰富，但对于我们这些工作安排得满满当当的人来说，并非一种享受”。当晚有一件突发事件发生，罗斯福最信任的人、“老爹”沃森少将突发心脏病倒下，生命垂危。总统时常拿他作幽默取笑或捉弄的对象。
看到斯大林和罗斯福瞬间消失得无影无踪——前者甚至没有询问他次日有什么安排——丘吉尔突然决定不按原计划在次日离开，想现在就走：“我们为什么要留在这里？我们为什么不今晚就走？我们没有理由在这里多待一分钟，立即走，50分钟内全体出发！”
所有人开始手忙脚乱地收拾行李，很多送洗的衣物被要回来，其中一部分已洗过了，只能拎着，湿淋淋地上路。萨拉在写给母亲的信中说：“爸爸就像一个放学后完成了作业的小男孩儿，蹦蹦跳跳，在各个房间里进进出出，嘴里喊着‘快点快点再快点’！不管你信不信，1小时20分钟后，大约17时30分，车队就已经满载着鼓鼓囊囊的箱子出发了。尽管我们的行动已经足够迅速，但还是最后一个离开。总统一个小时前就走了，不过他是几天前就决定好的。斯大林像个精灵一样消失了。在最后一次握手3个小时后，雅尔塔已被完全抛弃，除了那些总是在宴会过后留下清理残局的人。”2个小时后，英国代表团登上了停在塞瓦斯托波尔港的邮船“弗兰克尼亚”号。
12日上午11时，罗斯福乘专机飞往埃及。接下来两天里，总统与埃及国王法鲁克一世、埃塞俄比亚皇帝海尔·塞拉西和沙特国王伊本·绍德分别进行了会谈。沙特国王是美国派驱逐舰“墨菲”号专门接过来的。安娜被提前安排在甲板下边，因为沙特人不允许会见时有女人在场。罗斯福建议埃及国王多种棉花，还给了他一架双引擎运输机。他送给塞拉西4辆装甲侦察汽车。在同沙特国王就石油和植树造林问题进行了愉快的交谈之后，罗斯福开始切入主题，希望沙特国王允许更多犹太人返回耶路撒冷，遭到伊本当场回绝：“阿拉伯人宁愿选择死亡，也不愿把土地拱手让给犹太人。”
2月15日，“昆西”号驶入埃及亚历山大港。午后，丘吉尔来到船上与罗斯福进行了半小时私人会谈，并留下来共进晚餐。“总统似乎很平静，很虚弱。我感受到了他生命力的微弱，我很可能不会再见到他了，我们充满深情地互道珍重。”丘吉尔的判断非常准确，这是他和罗斯福的最后一次见面。毫无疑问，雅尔塔会议加速了罗斯福的死亡。2月27日18时30分，“昆西”号入泊纽波特纽斯军用码头。安娜收到了一份账单，使用“总统专用零食应缴纳32.5美元”。罗斯福一行乘火车28日清晨抵达华盛顿，结束了为期5周的雅尔塔之行。这是他最后一次外出旅行，他的亲密伙伴沃森已于2月20日去世。
3月1日，罗斯福在国会大厅做了有关雅尔塔会议的长篇演说。这是多年来他第一次也是最后一次坐着向议员发表演说。他请大家理解，“这对于我，要比不得不在我两条腿的下部戴上差不多10磅钢架要方便得多。另外，我刚从行程14000英里的旅程归来”。总统的憔悴令在场所有人感到无比震惊。当罗斯福谈到自己归来后顿感“精神振作，灵感丛生”时，大家已看出总统的健康状况在急剧恶化：他的吐字含混不清，念稿时结结巴巴，时而停顿，时而插入一些无关的枝节问题；他的右手颤抖，艰难地用左手翻演讲稿；灰蓝色的眼睛有些迷蒙，脸上肌肉松弛，背也更驼了。但是当罗斯福描述雅尔塔会议取得的成就，并要求国会接受“永久性和平结构”——联合国时，激情使他的脸上重现光彩。往昔那种站在讲坛上的自信状态又恢复了，但很快又消逝得无影无踪。
在谈及太平洋战场时，罗斯福说：“日本军阀们应该知道，他们并没有被忽视。他们已经感受到我们B-29的远程轰炸，他们已经感受到美国海军的强大力量，他们不那么着急再出来尝试一次。日本人现在知道，听到‘美国海军陆战队已经登陆’究竟意味着什么。我想我可以再加上一句，如果算上硫黄岛，‘形势已尽在我们的掌握之中’！”
就在罗斯福一行回国途中的2月19日，尼米兹上将的中太平洋部队已经向位于东京和塞班岛中点的一个弹丸小岛发起了猛烈攻势。它的名字叫硫黄岛。