20世纪60年代末，随着国际关系的变化，中国同英美等国关系缓和，中方有意升级中英外交关系。在这种大背景下，中英全面建交的谈判正式启动。1971年1月15日，中国驻英代办裴坚章和英国外交部政务次官罗伊尔在伦敦谈判，英国驻华代办谭森在北京接洽，中方负责人是时任外交部副部长乔冠华。中方提出全面建交的条件是英国赞成恢复中国在联合国的代表权，不再支持“重要问题”提案，撤回英国驻台湾淡水的“领事馆”。
值得一提的是，英方对华政策一直受美方影响。英方会随时告知美国谈判进展，保持和美方紧密协商的外交传统，但是美方却对英方有所保留，一直没有对是否坚持“重要问题”提案表态。美方一再要求英方延缓谈判，私底下却在秘密筹划基辛格访华，不想让英方捷足先登。
中美关系的快速缓和给英方带来巨大的危机感。如果美方单方面放弃“重要问题”提案，英方的谈判立场会陷入被动。中方为了恢复联合国代表权，已争取到加拿大、意大利等十几个国家的支持，不再迫切需要英方的赞成票。英方很难以此为谈判筹码，很可能面临中方增加的新条件。1971年6月，英方在得到美方默许后，决定赞成恢复中国在联合国的代表权，撤回淡水“领事馆”，计划向中方递交任命英国驻华大使艾惕思的文件。
1971年7月10日，乔冠华向谭森提出新的谈判条件，要求英国承认台湾是中国的一个省。英方对中方突然增加的条件感到惊讶。其实中方的新条件不是凭空而来，当时美国总统国家安全事务助理基辛格正在北京秘密协商尼克松访华计划，中英谈判条件是跟随中美会谈进展同步更新的。周恩来告知基辛格，台湾历来是中国的领土，美国必须承认台湾是中国的一个省。基辛格表示，美国承认台湾属于中国，希望台湾问题和平解决。在中美关系加速缓和的背景下，中方有充足的信心向英方提出新条件，然而英方对中美会谈进展并不知情。
7月15日，中美同时宣布尼克松将于1972年5月前访华。英方在最后一刻收到通知，时间仅够准备一份支持尼克松访华的声明，英方设法顺应美方想法拖延谈判，反观美方却在密谋总统访华，英方始终被美方的做法误导欺骗，英方为此感到愤怒。
尼克松宣布访华成为中英谈判的转折点，很大程度上影响了谈判条件的设置。英方担心类似的背叛还会发生在美国外交的其他方面，逐渐转向更为自主的外交决策方式。
1971年7月15日，在尼克松发布访华计划的同一天，英方宣布将与中方就互换大使问题进行新的谈判。中方换文稿要求英国撤销驻中国台湾省的官方代表机构，支持恢复中华人民共和国在联合国的一切权利，同时把蒋介石的代表从联合国及其所属的一切机构中驱逐出去。对此，英方支持中国恢复联合国代表权，但是不接受关于台湾地位的表达。双方在原则问题上相持不下，直到联合国大会召开才出现转机。
1972年是新中国成立以来建立外交关系最频繁的一年。中方与大批国家建交的计划对英方造成压力，英方不得不妥协，谭森向乔冠华表示，英方接受中国政府关于台湾是中华人民共和国的一个省的立场，口头保证不提倡“台湾地位未定”，不谋求说服别国接受这样的观点，但如被公开问及其对于台湾问题的立场，例如在议会中答复问题时，英方仍将表示其立场未变。
中方认为，英方承认台湾是中国的一个省，又说“台湾地位未定”，这是自相矛盾的，中方分析英方保留这个立场是为适应美日鼓动台湾独立的逆流，同时中方讨论出两种谈判方案来解决“台湾地位未定”的尾巴：一种是驳斥“台湾地位未定”，要英方收回，否则宁可拖下去；另一种是对英方口头保证不提倡“台湾地位未定”予以肯定，但对它留下的尾巴表示不满意，并保留作出反应的权利。外交人员将方案上呈，毛泽东批示：“英国无理，再拖几年。”
1972年1月，英国新任驻华代办艾惕思到北京与乔冠华谈判。双方关于“中国内政”的表述没有达成一致，中方要求在换文稿中加入“台湾问题是中国内政，应由中国人自己解决”。
中英双方经过新一轮的磋商后达成一致，用内部换文的方式确定关于台湾地位的表述，将“台湾问题是中国内政，应由中国人民自己解决”写入补充文本，作为英方回应台湾问题的统一口径。英方不再使用“两个中国”“一个中国一个台湾”“台湾地位未定”等说法。
中英双方确定签约内容后，英国外交部不同部门对签约时间存在不同意见。英方驻华代办艾惕思主张在尼克松访华前与中方签约，理由是如果美方与中方就台湾问题达成一致，中方就不再迫切需要英方对台湾问题表态，可能在其他方面提出更苛刻的谈判条件。但英国外交部北美司外交人员又唯恐因此激怒美方，于是最后英方决定在尼克松访华前后密切观察美方对华态度，延迟公布中英谈判的结果。
1972年2月21日至28日，尼克松访华。美方外交人员提前到北京做准备工作，住所与外界隔绝。英方外交人员只有在友谊商店才能偶遇他们，除了打招呼没有更多交流。英方决定采取更加独立自主的外交决策方式，迅速与中方开展新的谈判。中英两国最终达成一致，将英国政府派至北京的外交代表由代办升格为大使，完成全面建交谈判。
尼克松结束访华后不久，1972年3月4日，中英两国确定换文稿内容。3月13日，乔冠华与艾惕思签署《中英关于互换大使的联合公报》，决定将本国派至对方首都的外交代表由代办升格为大使。英国政府承认中国政府关于台湾是中华人民共和国一个省的立场，决定撤销其在台湾的官方代表机构。英国政府承认中华人民共和国政府是中国的唯一合法政府。3月30日，英国首任驻华大使艾惕思向中华人民共和国代主席董必武递交国书。7月，中国首任驻英大使宋之光向英国女王递交国书。中英外交关系由代办级升格为大使级，为两国领导人进行国事访问铺平道路。10月，英国外交大臣霍姆访问中国，成为英国历史上第一位访问新中国的现任外交大臣。第二年，姬鹏飞外长回访英国，两国外长实现历史性的互访。