一直以來，康熙都並不主張用武力解決中俄邊境問題，但是沙俄卻把康熙皇帝不願動兵當成清政府是膽小懦弱，康熙皇帝多次提出和平談判卻置之不理，康熙第二次用武力收複雅克薩之後，仍然致書沙皇，要求和平談判。
當時沙俄內部政權也出現巨大的冬季，沙皇阿列克賽病逝，其弟約翰和彼得一起被立委為沙皇，而實權卻在其姐索菲婭公主手裏，為了爭奪權力，皇室內部進行了你死我活的爭鬥。並且，當時俄國的主要兵力在爭奪波羅的海和黑海的控製權，沒有精力再去增援雅克薩，在這樣的情況下，沙皇才勉強答應和大清和談。
康熙二十五年（1686年）九月二十五日，俄國文紐科夫、法沃羅夫妻抵達北京，康熙派大學士明珠、尚書科爾昆、佛倫等與之談判，清政府表示出了對此次和談的重視，俄使提出，要談判，清軍應先解除對雅克薩的圍困，待戈洛文使團來華後，再談解決邊界問題。康熙給出了十足的誠意，他答應了俄使的請求，當即下令薩布素撤圍，並且，俄兵可以自由出入雅克薩城，允許患病和有傷的俄兵就醫，到第二年春，清軍已經完全停止了對雅克薩的封鎖。
然而，沙俄求和的決定，也隻是無奈之舉，因為俄軍已瀕臨絕境，也無武力再對黑龍江地區繼續進行侵略，為了避免雅克薩俄軍全軍覆沒，他們不得不接受康熙皇帝的談判要求，但對於中國領土的欲望，他們並沒有放棄。
康熙二十五年（1686年）正月，俄再派戈洛文為對華談判的全權大使，使團一共有4餘人，出發前，沙皇政府告誡戈洛文，和清政府談判，要力爭以黑龍江為兩國邊界，如果清政府不同意，以牛滿河、精奇裏江為界也可以，如果兩個要求清政府都不同意，那麽就以雅克薩為界，不過前提是清政府要答應在牛滿河和精奇裏江保留兩國共同的漁獵場，如果以上要求清廷都拒絕，那麽戈洛文就可以調動在西伯利亞的軍隊與清軍展開戰鬥了，總之，無論如何，必須在最大程度上獲取利益。
在談判準備期間，俄企圖趁著噶爾丹叛亂來讓清政府實行讓步，因此，不斷拖延時間，還不斷挑唆蒙古各部之間的矛盾，但他們的美夢並沒有實現，蒙古各部落之間紛紛提出讓中央政府出麵解決準噶爾問題，都對統一有著強烈的渴望。
康熙二十八年（1689年）七月初五日，中俄兩國代表在尼布楚郊外開始談判，關於尼布楚地區的歸屬問題成為談判的焦點。清方代表一開始即指出“貝加爾海這邊的全部土地，則完全屬於中國汗所有，因為貝加爾海這邊的土地全是蒙古汗的領地”“而所有的蒙古人自古以來就是中國汗的臣民”。戈洛文則強調不久前俄國人才知悉並予以侵占的這個地區“自古以來即為沙皇陛下所領有”。索額圖予以駁斥，要求俄國人退到色楞格河以西去。但俄方堅持其要求。
由於雙方爭執不下，索額圖見戈洛文強要以黑龍江為界，乃遵照康熙帝的“爾等初議時，仍當以尼布潮為界，彼使者若懇求尼布潮，可即以額爾古納為界”的諭令作出讓步，表示可以將尼布楚一帶讓與俄國，以石勒喀河、鄂嫩河至音果達河一帶為界。盡管如此，戈洛文仍堅不接受。索額圖為了達成和解，繼續退讓，先是提議以從北麵流入石勒喀河的綽爾納河為界，俄方不允；後又提出北麵以注入石勒喀河的格爾必齊河為界，南麵以額爾古納河為界，戈洛文才勉強同意。對中方提出的劃分俄國新占領的西伯利亞與毗鄰的喀爾喀之間的邊界問題，戈洛文則借口沙皇並無指示，且喀爾喀已為噶爾丹占領，清朝無資格與俄國談判此問題，予以拒絕。
由於俄國的這一態度，清方不得不放棄與俄國談判清俄中段邊界的打算。噶爾丹入侵喀爾喀雖然使清政府在尼布楚談判中處境被動，但俄方也並非沒有不利之處。首先是俄國在西伯利亞兵力不足；其次喀爾喀部大量南遷，使俄國看到蒙古的人心所向。此外在談判的關鍵時刻，有600～700喀爾喀蒙古人對俄國占領下的尼布楚發動了進攻，欲投奔清政府使團，尼布楚周圍的布裏亞特人由於不堪忍受沙皇的殘暴統治，紛紛起義，並要求與清朝使團聯合進攻尼布楚。再加上俄國為奪取黑海出海口正與奧斯曼帝國作戰，也不能兼顧東方。以上因素促使戈洛文不再猶豫，同清政府簽訂了中俄《尼布楚條約》。
1689年9月7日，中俄雙方舉行隆重的簽字儀式，索額圖和戈洛文先在條約上簽字、蓋章，然後宣讀誓詞，相互交換條約。這個條約就是《尼布楚議界條約》。為表示慶賀，雙方互贈禮品，還舉行了盛大的宴會。
條約內容如下：
（1）從黑龍江支流格爾必齊河到外興安嶺、直到海，嶺南屬於中國，嶺北屬於俄羅斯。西以額爾古納河為界，南屬中國，北屬俄國，額爾古納河南岸之黑裏勒克河口諸房舍，應悉遷移於北岸。
（2）雅克薩地方屬於中國，拆毀雅克薩城，俄人遷回俄境。兩國獵戶人等不得擅自越境，否則捕拿問罪。十數人以上集體越境須報聞兩國皇帝，依罪處以死刑。
（3）此約訂定以前所有一切事情，永作罷論。自兩國永好已定之日起，事後有逃亡者，各不收納，並應械係遣還。
（4）雙方在對方國家的僑民“悉聽如舊”。
（5）兩國人帶有往來文票（護照）的，允許其邊境貿易。
（6）和好已定，兩國永敦睦誼，自來邊境一切爭執永予廢除，倘各嚴守約章，爭端無自而起。
康熙二十八年七月二十四日。
條約有滿文、俄文、拉丁文三種文本，以拉丁文為準，並勒石立碑。碑文用滿、漢、俄、蒙、拉丁五種文字刻成。
根據此條約，俄國全部占領黑龍江流域的陰謀破產，但與大清帝國建立了貿易關係。此條約以外興安嶺和額爾古納河為界劃分俄國和中國，但沒有確定外興安嶺和烏第河之間地區的歸屬，因為外興安嶺在烏第河源處分成南北兩脈，南脈在河南入海，北脈沿北海上行在白令海入海。清朝所提的是烏第河以北、北主脈往南的地方屬於爭議地區，回去稟報後再議。
1693年，俄國派使節赴北京覲見要求通商，由於其使節行三拜九叩禮，康熙皇帝非常高興，特準俄國在北京建“俄館”，每三年可以派200人商隊入京逗留80天，其他國家不得享受此待遇。
1858年的璦琿條約和1860年的北京條約取代此條約，確立了俄國和中國的現代疆界。
《尼布楚條約》是中國與外國劃定邊界的第一個近代主權國家間的條約。簽訂這個條約的中國政府是清朝廷，但使用的國名是中國。比如，中國首席代表索額圖的全銜是“中國大聖皇帝欽差分界大臣議政大臣領侍衛內大臣”，就是說，他是中國皇帝欽差，行使中國主權。《尼布楚條約》對疆界劃分與兩國人民歸屬的稱謂，使用的是“中國”與“中國人”來稱呼。這是以國際條約的形式第一次將“中國”作為主權國家的專稱。
康熙二十八年（1689年）中俄《尼布楚條約》的訂立，使中國東北邊疆獲得了一個較長久的安寧。
但是，俄國從來沒有放棄侵占黑龍江地區的野心。中俄《尼布楚條約》簽訂後不久，沙皇彼得一世就叫嚷：“俄國必須占領涅瓦河口、頓河口和黑龍江口。”俄國女皇葉卡捷琳娜二世公然要把奪取黑龍江作為俄國“遠東政策的中心”，沙皇尼古拉一世上台後，發誓要“實現他的高祖父和祖母的遺誌”。在沙皇的旨意下，俄國軍政界“收複黑龍江”的叫囂日甚一日。
不過，從全局來看，清政府以局部利益換取了統一北疆的全局利益，使統一的多民族國家得到進一步發展。