Между тем Ф. А. Головин, предупрежденный о появлении китайской армии под Нерчинском, медлил приездом, недоумевая, идет ли дело о мире или о войне. С своей стороны, китайские послы проявляли нетерпение и нервность и грозились уехать в случае дальнейшего промедления. Наконец 8 августа в Нерчинск прибыл Головин и, после предварительных переговоров, 12 августа произошла официальная встреча уполномоченных обеих сторон. На лугу перед городом были разбиты два шатра. Китайские послы переехали в лодках через реку, сели на коней и верхом подъехали к месту встречи; перед ними несли парадные шелковые зонты; сами они сверкали шелковыми, расшитыми золотом, кафтанами, с вытканными изображениями символических драконов; их сопровождал отряд из 300 воинов, а 500 человек, высадившись из лодок, построились на берегу в боевом порядке. Навстречу китайским уполномоченным выехал Головин, полный не особенно высокого роста человек, в богатом золотом кафтане, поверх которого надета была парчовая шуба на соболях, державшийся не без достоинства; ему предшествовало 260 солдат с барабанами, трубами и зурнами; за ним следовали дворяне и оркестр музыки. Послы одновременно слезли с коней, одновременно приветствовали друг друга и одновременно же вошли в приготовленные для них шатры. Русский шатер, весь затянутый турецкими коврами, отличался большой роскошью. Головин и нерчинский воевода Иван Остафьевич Власов, который указом по Москве был назначен ему в товарищи, сели в кресла за стол, крытый великолепными шитыми золотом коврами, на котором стояли часы и письменный прибор и лежали бумаги; рядом на скамейке поместился дьяк Семен Скорницын; остальная свита расположилась, стоя за креслами послов. Китайская палатка, сделанная из простого полотна, наоборот была чрезвычайно скромная; на скамейке, покрытой подушками, лицом к русским уполномоченным, уселись, поджав под себя ноги, все семь сановников, входивших в состав чрезвычайного китайского посольства; за ними сидели четыре гофмаршала; остальные мандарины и прочая свита стояли кругом. Рядом с послами сидело два человека в китайском платье и с косами, настоящие китайцы по костюму и манерам, но отличавшиеся от них по типу лица; это были переводчики отцы-иезуиты, которым предстояло сыграть крупную роль во время конференции. При переговорах пользовались латинским языком, на который переводились, с одной стороны, китайские, с другой – русские речи.
Конференция началась с запроса с обеих сторон. Сперва русские предложили установить границу по Амуру с тем, что вся страна к северу от этой реки отходит под власть московского Государя. В ответ китайцы потребовали всех земель к востоку от Байкала и уступки Селенгинска и Нерчинска, ссылаясь на то, что эти земли некогда принадлежали Александру Македонскому, наследником которого, очевидно, почитал себя богдыхан. На этом прервалось первое заседание. На следующий день китайские послы выразили готовность отказаться от Нерчинска. Русские рассмеялись и насмешливо поблагодарили их за то, что их не гонят, по крайней мере, из этого города и позволяют спать спокойно и просили выставить более разумные предложения, чтоб можно было «ударить по рукам». Китайцы обиделись.
Переговоры тянулись в последующие дни. В них теперь деятельное участие принимали иезуиты, служившие посредниками между обеими сторонами; русских они запугивали угрозой войны, а китайцев склоняли, вместе с тем, всячески к уступчивости. Благодаря ловкости Головина, китайцы, наконец, раскрыли карты и выставили свои крайние пожелания, потребовав весь бассейн Амура, начиная с устьев Аргуни и Горбицы до моря; таким образом, место, где находился Албазин, должно было отойти к Китаю, и самый город подлежал срытию. На такую уступку московские послы могли пойти только в крайности. Головин внес свое контрпредложение: провести границу несколько восточнее Албазина так, чтобы этот город остался в пределах русской территории. Едва известие о неуступчивости русских достигло китайского стана, как он весь пришел в движение. Был созван военный совет, на котором решено было прервать дальнейшие переговоры; послан был приказ армии, стоявшей на Амуре, возобновить блокаду Албазина; войска, находившиеся при посольстве получили приказ переправляться через реку на нерчинскую сторону; одновременно предполагалось призвать к оружию ясачных бурят, которые уже вступили в тайные сношения с китайцами.