11月7日，赫尔利乘专机飞抵延安。次日上午10时半，双方开始正式谈判。赫尔利强调，蒋曾向他表示，愿意与中共取得谅解并承认共产党的合法地位，甚至同意考虑吸收共产党人参加军事委员会，及在公平的基础上成立统一机构等问题。下午3时，双方继续谈判。
毛泽东在表示欢迎赫尔利来延安后，即批评赫尔利上午所宣读的方案中有关由国民政府改编中共军队的条款。说：“这一条主要的恐怕是蒋先生自己写的。我以为应当改组的是丧失战斗力、不听命令、腐败不堪、一打就败的军队，如汤恩伯、胡宗南的军队，而不是英勇善战的八路军新四军。”
经过几天磋商，双方最终按照中共中央提议的协定草案达成一致意见。11月10日上午12时45分，毛泽东和赫尔利分别在协定上签字。下午2时许，赫尔利乘飞机的返回重庆，周恩来亦同机前往，以继续与国民党方面的谈判。
赫尔利与中国共产党达成的协定草案内容如下： 1、中国政府、中国国民党与中国共产党应共同工作，统一中国一切军事力量，以便迅速击败日本，重建中国；2、现在的国民政府应改组为包含所有抗日党派和无党无派政治人物的代表的联合政府，同时，军事委员会应改组为由所有抗日军队代表所组成的联合军事委员会；
3、联合国民政府应拥护孙中山先生在中国建立民有、民治、民享之政治原则，联合国民政府应实行用以促进进步与民主的政策，并确立正义、思想自由、出版自由、言论自由、集会结社自由、向政府请求平反冤抑的权利、人身自由与居住自由；
4、所有抗日军队应遵守与执行联合国民政府及其联合军事委员会的命令，并应为这个政府及其军事委员会所承认；5、中国联合国民政府承认中国国民党、中国共产党及所有抗日党派的合法地位。
这一协定由于明确肯定共产党与国民党的平等地位，根本上否认国民党的一党专政，对于共产党人无疑是一种空前的胜利。
兴冲冲地返回重庆的赫尔利刚下飞机就被浇了一头的冷水。当宋子文看到赫尔利与中国共产党达成的协定草案时，立即气急败坏地赶到赫尔利的寓所，指责他被共产党人的旧货单子欺骗了。张治中与王世杰则批评赫尔利不提军队数目，更不应该在协定中将国民党与共产党相提并论。
而在随后赫尔利与蒋介石的交涉中，蒋也明白告诉他：承认这一协定，将意味着他和他的党完全失败。不仅如此，如果接受这一协定，必然导致中共控制政府。赫尔利对此颇不理解，但是，所负有的支持蒋介石政府的使命使他不能与蒋介石讨价还价。
21日，赫尔利接受国民党方面提出的复案，并同意转送共产党代表。他为此亦大发脾气，对张治中和王世杰称：这个建议中没有一个字是他的，也没有一个字表现他的公平调解思想。他告诫说：政府显然仍无解决问题之诚意，且无视美国之善意。
张、王走后，赫尔利在他的办公室里接待了周恩来，并向后者宣读了国民党提出的这一修正案。其内容是： 1、国民政府为达成中国境内军事力量之集中与统一，以期实现迅速击溃日本，及战后建国之目的，允将中国共产党军队加以整编，列为正规国军；国民政府并承认中国共产党为合法政党；
2、中国共产党对于国民政府之抗战及战后建国，应尽全力拥护之，并将其一切军队移交国民政府军事委员会统辖，国民政府并指派中共将领以委员资格参加军事委员会；
3、国民政府之目标为中国共产党所赞同，即为实现孙总理之三民主义，建立民有民治民享之国家，并促进民主化政治之进步及其发展之政策。
周恩来听完，当即告诉赫尔利：国民党的这种许诺都是骗人的，只参加军事委员会而不参加政府，结果仍然不能参加决策。因为军事委员会的委员都是挂名的，不但没有实权，而且从不开会。
当天下午，周恩来与董必武再度拜会赫尔利，以了解进一步商谈的可能性。周恩来接连提出几个问题，其一，赫尔利将军是否仍同意我们为实现中国团结必须以组织联合政府为前提的主张？赫尔利认为联合政府的主张是适当的和民主的，问题在于国民党不能接受“联合”这个字眼，所以他只能转而劝说共产党与政府间取得谅解。
其二，周恩来问：参加政府是否说我们只能处于观察者的地位，而不能有实权？赫尔利答称：是的，参加政府并不等于有实权。
其三，周恩来又问：这次参加军事委员会怎样才能行使委员的权力？赫尔利答：这次委员应该行使权力，而且能够行使权力，因为军事委员会将成为最高统率机关，有国民党参加，有共产党参加，也有美国方面参加，并最好设置一个同盟国的统帅，这样就能以公平的态度指挥双方。
最后，赫尔利声称：“我要劝你们赶快参加政府，你们一步一步地干，咬东西不能一口咬掉，要一口又一口才能咬掉。”他同意周恩来等带此复案回延安商量，但要周恩来走前先与国民党代表交换一个意见。
进入1944年11月下旬，整个欧洲的战场形势已经发生根本性的变化。意大利早已投降，英美盟军在实现诺曼底登陆后迅速向欧洲内陆推进，苏联红军更推进到波兰、罗马尼亚、保加利亚、捷克斯洛伐克、匈牙利和南斯拉夫，逼近德国本土，眼看德国法西斯即将垮台。
受到这一胜利形势的鼓舞，成功地坚持抵抗运动的各国共产党，包括法国、意大利、南斯拉夫和希腊等国的共产党游击队，都先后开始谋求在本国建立自己的政权组织。南斯拉夫和阿尔巴尼亚共产党都先后剥夺了流亡政府的权力，公开宣告自己是国家最高立法和执行代表机构。
这种情况显然极大地振奋了毛泽东等中共领导人的斗争精神。他们这时当然不会设想要由美国人来充当国共两支军队的统帅，并继续保持蒋介石和国民党的统治地位。
因此，毛泽东一得到周恩来的电报，就要求周等立即回延，因为中共中央已经开始着手准备成立自己的解放委员会了。毛泽东这时在董必武的一份电报上就批示：“这次抗战，我们一定要把中国拿下来。”
由于各种复杂的原因和考虑，中共中央随后放弃了马上成立与重庆政府对立的解放委员会的计划，但是，它也没有对11月10日签订的“五项协定”做让步的打算。
中共中央也还是不同意派周恩来回渝谈判。12月28日，周恩来致电赫尔利，提出：“关于国民政府有无可能接受我们提议的建立民主的联合政府方针来进行谈判问题，我们不愿再继续抽象的探讨。
我们认为国民政府果欲向国内外表示其与民更始之决心，应先自动的实行：1、释放全国政治犯，如张学良、杨虎城、叶挺等；2、撤退包围陕甘宁边区及进攻华中新四军华南抗日纵队的国民党大军；3、取消限制人民自由的各种禁令；4、停止一切特务活动。
为促使双方能再度商谈，赫尔利不惜征得蒋介石的同意，提议宋子文、王世杰、张治中及赫尔利本人可同赴延安面商一切。然而，中共中央对此依旧不予考虑。不难想见，在这种情况下，赫尔利的调处必然要失败。