1964年5月下旬，毛澤東主持召開中央政治局常委會。在這次會議上，毛澤東發表講話。
毛澤東嚴正指出：
戰備問題是從我們同赫魯曉夫多年的鬥爭中引出來的。從赫魯曉夫大反華的趨勢來看，我們要考慮到萬一他甘冒天下之大不韙，竟然把戰爭強加在我們頭上。因此，我們必須下大力氣加強抵抗武裝入侵的準備。
7月中旬，毛澤東在中南海接見一批日本友人，在談話中，毛澤東說：
中國還沒有向蘇聯提出清算關於海參崴、哈巴羅夫斯克、堪察加半島以及其他城鎮和貝加爾湖東部地區的賬，這些地區大約在一百年以前就已經成為俄國的領土了。
9月2日，蘇聯的《真理報》發表了毛澤東的談話，同時配發了一個長篇社論。
該社論說，堅持中國領土要求的任何企圖都會發生“最危險的後果”。
《真理報》的社論扭曲了事實，文章指出：
我們麵臨著一個具有深遠意圖的公開的擴張主義計劃。這個計劃不是出現在今天，也不是出現在昨天。1954年，中國出版的一本現代史教科書上的一幅地圖標明了第一次鴉片戰爭之前的中國。這幅地圖把緬甸、越南、朝鮮、泰國、馬來亞、尼伯爾、不丹和錫金都包括在中國地盤之內。中國北麵的邊界穿過斯塔諾夫克山脈，切斷了蘇聯的沿海領土。在西麵，吉爾吉斯、塔吉爾、哈薩克一直到巴爾喀什湖的一部分領土被包括在中國地盤之內。庫頁島也標明為中國的領土。如果人們相信這本教科書，那麽所有的這些土地和國家就是“中國政府的版土”，並且它們已經被從這本教科書中給劃走了。
最後，《真理報》宣稱：“任何試圖重新劃分世界地圖的作法”都將會導致“最危險的後果”。
雖然中蘇之間的分歧已經十分明顯，但並沒有公開地爭吵，雙方都在通過第三方來發表自己的看法。
9月10日，毛澤東在同法國客人談話時解釋說，他強調舊事重提，其實隻不過是“采取攻勢，說些空話”，使赫魯曉夫“緊張一下”，並沒有改變邊界現狀的意思，目的還是想要以目前邊界現狀為基礎達到一個合理的邊界狀態、邊界條約。
9月15日，赫魯曉夫在會見一個日本代表團時指出：
毛澤東宣稱，蘇聯麵積太大，沙俄占領了太多的中國領土。我不願維護沙皇主義；沙皇和中國皇帝是一丘之貉。可是中國皇帝征服了內蒙古、滿洲、西藏和新疆。新疆不是中國的；哈薩克人和維吾爾人居住在那裏。大多數哈薩克人和吉爾吉斯人居住在蘇聯的哈薩克和吉爾吉斯，但是新疆也有哈薩克人和吉爾吉斯人，甚至還有烏茲別克人。因此，同樣，獨立的蒙古國隻有一半蒙古人。另一半蒙古人定居在中國。毛澤東希望不在政治基礎上而在人種論的基礎上解決政治問題。如果在人種論的基礎上討論問題，我們不缺乏論據。哈薩克必須決定自己的命運。我們支持民族自決。中國人也必須同樣如此。
在中蘇進行的邊界談判中，中方在發言中引經據典，強調馬克思、恩格斯和列寧都曾經譴責沙俄割占中國領土，並特別指出：
列寧領導的蘇維埃政府宣布過，以前曆屆俄國政府同中國簽訂的一切條約全部無效，放棄以前所奪取的一切中國領土。
蘇方則聲稱，兩國封建皇帝都是侵略者，列寧在世時就已廢除了對華的不平等條約，抨擊中方誣蔑列寧“沒來得及”廢除所有對華不平等條約。
蘇方一直回避把這次談判稱為“邊界談判”，而稱之為“蘇中關於核定個別地段邊界線走向的磋商”。
在這次談判中，雙方交換了標有各自主張的邊界線的地圖，具體討論了東段邊界問題，並根據主航道劃界原則，就大部分地段的邊界線走向取得一致。
但因為雙方對位於黑龍江、烏蘇裏江匯合處的黑瞎子島的歸屬爭議不下，談判無果而終。
早在5月初，做為蘇方代表團團長，澤裏亞諾夫上將曾專門飛返莫斯科，向赫魯曉夫闡述蘇方代表團的意見，並獲得首肯。這個意見是：必須在根據條約劃定邊界和解決邊界全線問題上迎合中國。
這場在毛澤東直接領導下的邊界談判，直到雙方行將對東段邊界達成協議時，還沒有邁過不平等條約這一當初設定的最低門檻。
莫斯科的頑固態度使毛澤東意識到，中方必須以更加強硬的態度進行回應。
毛澤東在中蘇首次邊界談判之後，後多次會見外賓時詢問：“赫魯曉夫會不會打我們？派兵占領新疆、黑龍江，甚至內蒙古。有可能沒有可能？”
毛澤東明確表示：“我們要準備。”
1964年9到11月，總參戰役勘察組對華北、東北和西北地區重要地段進行戰役勘察時，特別勘察了當年蘇軍實施遠東戰役時的進攻路線。
與此同時，中國對中蘇西段邊界的防衛工作也有所加強。