1954年5月8日，日内瓦会议开始讨论印度支那问题。奠边府战役的胜利结局为日内瓦会议中东方阵营取得预想结果奠定了基础。

在会议前，越中苏三方经过分析认为，越方在印度支那战场上取得了战争的主动权，控制了越南的大部分国土，但是法方的控制范围还不小，仍然控制着几乎所有的大城市、主要战略交通线、海港和重要经济区域。越法双方控制区犬牙交错，形成“豹斑”。

周恩来步入日内瓦会场

奠边府战役胜利的消息传来，越南代表范文同在欣喜之余，一度改变了原定的谈判原则。他认为，越南问题应以“就地停火、稍加调整、等待普选”为基本方案，如果对方不接受，再考虑南北划界分治的方案，而且要将分界线南移到北纬15度线，甚至北纬14度线，从而占有三分之二以上的国土面积。

周恩来认为，应该从实际出发，根据现实条件争取最大成果。应该力争参照朝鲜模式，在日内瓦会议上达成一项协议，以北纬16度线为临时分界线，线北的法军撤出，越南人民军的力量则从16度线以南撤到线北。若提出15度线或14度线方案，对方肯定不会接受。

5月12日下午3时，周恩来在日内瓦会议上就印度支那问题阐述了中国的原则立场。周恩来说：

日内瓦会议已经进入了关于恢复印度支那和平问题的讨论。摆在我们面前的重大任务就是要在承认印度支那人民的民族权利的基础上，停止敌对行为，恢复印度支那的和平。怎样才算承认印度支那人民的民族权利呢？那就是必须承认越南、高棉和寮国人民有充分权利获得他们各自的民族独立，国家统一和民主自由，并在他们各自祖国的土地上过和平的生活。

周恩来指出：“中华人民共和国对于目前正在它的近邻进行的战争和战争扩大的危险，不能不加以密切的注意。中国人民认为：朝鲜战争停止了，现在，印度支那战争同样应该停止。”

奠边府战役确实给了东方阵营极好的谈判优势，但在越南问题上，究竟是南北划界而守，还是就地停火，即行普选？对这两种方案，东方阵营一时没有取得充分的一致。在老挝问题上，范文同倾向于否认有越南人民军在那里作战，并坚持在老挝寻找一条北纬线划界，实行分治；在柬埔寨问题上，范文同主张否认有越军进入。但是如何提出这个问题，越南方面最初并无定见。

一时间，由于东方阵营在几个重要问题上未能形成一致，西方国家又坚持不讨论在老挝和柬埔寨的停火问题，日内瓦会议陷入僵局。

如果不打破僵局，日内瓦会议就有全面破裂的危险。周恩来敏锐地看到了问题的严重性，与莫洛托夫和范文同商议后提出一个折中方案：印度支那三国同时停火，确定区域调整原则，但是实施方案可以有所不同。这一方案的核心在于绕过了越中苏三方未取得一致的具体方案，肯定了三方的一致之处，即都有一个停火问题。

英国外交大臣艾登也发挥了积极作用。日内瓦会议于5月29日通过了艾登提出的关于越法双方军事代表举行直接谈判的建议。这是日内瓦会议达成的第一个实质性协议，实际上承认了印度支那三国都有停火问题，而停火应该同时实现。

1954年6月2日，越南和法国的军事代表团在日内瓦举行了正式谈判。

从5月下旬至6月上旬，周恩来频繁会见艾登和皮杜尔等人，还会见了柬埔寨和老挝王国的代表，交换意见。周恩来表示，他同意一切外国军队都从老挝和柬埔寨撤出，而柬埔寨王国和老挝王国为了自卫可以保有一定数量的军队，但是柬埔寨和老挝两国必须保证不向任何外国提供军事基地。周恩来还邀请两个王国政府的代表和保大政府的代表和范文同会晤，以协商的方式使各方面的意见统一起来。