با ناکامی ارتش بعث در حمله مجدد به ایران و با شکست منافقین در عملیات مرصاد و همچنین با تلاش‌های دبیر کل سازمان ملل، دولت عراق مجبور شد حدود یک ماه پس از پذیرش قطعنامه، آتشبس را در روز ۲۹ مرداد ۱۳۶۷ بپذیرد.
پس از برگزاری آتشبس بین دو کشور، سازمان ملل پیشنهاد کرد که ایران و عراق رو به روی هم بنشینند و مذاکره کنند. در چنین وضعیتی، عراق به مذاکره مستقیم اصرار داشت؛ ولی ایران حاضر به مذاکره مستقیم و دوجانبه نبود.
با گذشت پنج روز از برقراری آتشبس، اولین دور مذاکره ایران و عراق در ژنو، روز پنج‌شنبه (سوم شهریور ۱۳۶۷) به منظور اجرای قطعنامه ۵۹۸ با حضور نمایندگان سازمان ملل آغاز شد.
«خاویر پرز دکوئیار» دبیرکل سازمان ملل با پنج نفر از دستیارانش و وزرای خارجه ایران و عراق به همراه دستیاران خود در پشت یک میز مثلثی شکل نشستند و هیئت‌های ایرانی و عراقی بدون اظهار سلام به یکدیگر، مذاکره خود را آغاز کردند.
در این مذاکرات که شش ساعت به طول انجامید، هر یک از طرف‌های ایرانی و عراقی به هیئت سازمان ملل نگاه می‌کردند و حرف خود را می‌زدند. به دلیل اصرار عراق برای امتیاز گرفتن در مورد اروند و نیز نجات خود از کمیته تعیین متجاوز، این دور از مذاکرات ثمری نداشت؛ ولی از آن مقطع زمانی تابوی مذاکره نکردن ایران و عراق شکسته شد و دو طرف به تدریج با هم روبه‌رو شدند و مذاکره کردند.
بخشی از این مذاکره به نشست رودرروی نمایندگان ایران و عراق اختصاص یافت؛ زیرا این موضوع شرط عراق برای مذاکره بود. در ادامه مذاکرات، عراق بر لایروبی سریع اروندرود و آزادی کشتیرانی در خلیجفارس تکیه می‌کرد. ایران هم معتقد بود عقبنشینی نیروهای عراقی از خاک ایران که طبق بند اول قطعنامه ۵۹۸ بلافاصله پس از برقراری آتشبس باید اجرا می‌شد، بر لایروبی اروند تقدم دارد.
نوع برخورد عراق با مذاکرات، حاکی از علاقه نداشتن آن کشور به اجرای همه بندهای قطعنامه ۵۹۸ بود. در نهایت این مذاکرات پس از دو هفته و با ادعای صدام مبنی بر حاکمیت بر اروند و بی‌اعتباری معاهده الجزایر به بن‌بست رسید.
دور بعدی مذاکرات ایران و عراق روز یکشنبه (۱۰ مهر ۱۳۶۷) در نیویورک در سازمان ملل انجام شد که پس از چند ساعت به دلیل پیشرفت نداشتن، به چند روز بعد موکول شد. این مذاکرات در هفته سوم آبان ۱۳۶۷ در ژنو ادامه یافت. نگرانی عراق از بندهای چهار و شش قطعنامه ۵۹۸ (تعیین کمیته بررسی آغازگر جنگ و پرداخت غرامت) بود.
مذاکرات مستقیم
تا اوایل سال ۱۳۶۹ مذاکراتی که در نیویورک و ژنو انجام می‌شد، حالت دوی ماراتن را داشت؛ زیرا عراق در تلاش بود تا در جریان مذاکرات، به اهدافی که در جنگ دست نیافته بود، برسد؛ بنابراین در این مذاکرات، نمایندگان دولت عراق، همه ادعاهای گذشته خود علیه ایران را مطرح می‌کردند.
مذاکرات بین ایران و عراق در مدت یک سال و نیم، پیشرفت چندانی نداشت و فراز و فرود روابط دو کشور همچنان ادامه یافت. پس از این مدت و از آنجا که صدام تصمیم گرفته بود به کویت لشکرکشی کند، روز اول اردیبهشت ۱۳۶۹ برابر با ۲۶ رمضان ۱۴۱۰، رئیسجمهور عراق نامه‌ای به رهبری و رئیسجمهور ایران نوشت. صدام در این نامه پیشنهاد کرده بود ملاقاتی برای مصالحه میان سران دو کشور ایران و عراق در شهر مکه انجام شود.
برای بررسی این موضوع، عصر روز پنج‌شنبه (۶ اردیبهشت ۱۳۶۹) جلسه شورای عالی امنیت ملی در حضور رهبری تشکیل و تصمیم گرفته شد جواب نامه داده شود و در ابتدا، ایران مذاکره در سطح پایین را بپذیرد. آقای هاشمی (رئیسجمهور) در پاسخ به نامه، ضمن استقبال از هرگونه ابتکار و پیشنهادی که دو کشور را به صلح جامع برساند، به رئیسجمهور عراق گوشزد کرد؛ ادامه اشغال بخشی از سرزمین ایران، حرکت ما را در تحصیل صلح جامع، کند یا بی‌ثمر می‌کند. ایران تصمیم گرفته بود، مذاکرات در ژنو انجام شود و نمایندگان ایران و عراق در مقر اروپایی سازمان ملل با هم گفت‌وگو کنند و محور صحبت‌های جمهوری اسلامی، اجرای قطعنامه ۵۹۸ باشد. پس از جواب ایران، رئیسجمهور عراق طی نامه دیگری در ۲۹ اردیبهشت ۱۳۶۹، با پیشنهاد ایران مبنی بر مذاکره بدون واسطه سفیران دو کشور در ژنو موافقت کرد و برادرش، «برزان تکریتی» را به عنوان نماینده خود معرفی کرد تا زمینه را برای ملاقات سران دو کشور فراهم کند. همچنین، صدام در این نامه اصرار کرده بود؛ ملاقات باید بین رهبری و رئیسجمهور ایران از یک‌‌سو و او و جانشینش از سوی دیگر باشد.
در مذاکرات ژنو که هر بار حدود هفت ساعت طول کشید، دولت عراق به دنبال آن بود که بفهمد اگر عهدنامه ۱۹۷۵ را بپذیرد، چه تحولی در دیدگاه‌ها و روابط دو کشور پدید می‌آید؟ آیا روابط دوستانه با عراق آغاز می‌شود یا نه؟ در آن زمان برای ایران مشخص نبود که عراق به دنبال حمله به کویت است و می‌خواهد پس از حمله به این کشور مطمئن شود که از سوی ایران مورد حمله نظامی قرار نمی‌گیرد.
پذیرش معاهده ۱۹۷۵
پس از حدود سه ماه و نیم مکاتبه میان رؤسای‌جمهور عراق و ایران، سرانجام رئیس جمهور عراق که در جریان حمله به کویت تحت فشار بین‌المللی قرار گرفته بود، به خواسته‌های ایران تن داد و در پاسخ به نامه رئیسجمهور ایران در ۲۳ مرداد ۱۳۶۹، طی ششمین و آخرین نامه خود، شرایط ایران را برای تحقق صلح پذیرفت و نوشت: «با پیشنهاد شما مندرج در نامه جوابیه هشتم اوت ۱۹۹۰ که توسط آقای برزان ابراهیم تکریتی نماینده ما در ژنو، از نماینده شما آقای سیروس ناصری دریافت شد و ناظر به لزوم مبنا قرار دادن عهدنامه ۱۹۷۵ است، ضمن مرتبط دانستن آن با اصول مندرج در نامه ۳۰ ژوئیه ۱۹۹۰ ما به ویژه در مورد مبادله اسرا و بندهای شش و هشت قطعنامه شورای امنیت، موافقت می‌شود بر اساس بند یک این نامه و مندرجات نامه ۳۰ ژوئیه ۱۹۹۰، ما آماده‌ایم هیئتی را به تهران اعزام کنیم یا هیئتی از سوی شما به بغداد سفر کند تا ضمن تهیه موافقت‌نامه‌های مربوطه، موجبات امضای آن را در سطحی که مورد توافق قرار می‌گیرد، فراهم نمایند. با این تصمیم ما، دیگر همه چیز روشن شده است و به این ترتیب همه آنچه را که می‌خواستید و بر آن تکیه می‌کردید، تحقق می‌یابد و دیگر اقدامی جز مبادله اسناد باقی نمی‌ماند.»
پذیرش خواسته ایران از سوی صدام با استقبال کشورهای عرب خلیجفارس و ترکیه مواجه نشد و آنها از همکاری ایران با عراق نگران شدند؛ ولی جمهوری اسلامی به آنها اطمینان داد برای خروج نیروهای نظامی عراق از کویت پافشاری کند.
عقبنشینی عراق
با پذیرش دوباره عهدنامه ۱۹۷۵ از سوی صدام، عراق پذیرفت به نشانه حسن نیت، عقبنشینی از اراضی اشغالی ایران را از روز جمعه ۲۶ مرداد ۱۳۶۹ برابر ۱۷ اوت ۱۹۹۰ آغاز کند. عراق جز یک نیروی نمادین در کنار مأموران مرزبانی و انتظامی که برای مأموریت‌های روزمره در شرایط عادی باقی می‌ماند، نیروهای خود را از مناطق ایران در طول مرز فراخواند.
همچنین قبول کرد مبادله فوری و همه‌جانبه اسرای جنگ را به هر تعدادی که در عراق و ایران در اسارت به سر می‌برند، از طریق مرزهای زمینی و از راه خانقین‌ـ قصر شیرین و راه‌های دیگر که مورد توافق قرار می‌گیرد، آغاز کند.
با این توافق ارتش عراق ظرف پنج روز، یعنی تا ۳۰ مرداد ۱۳۶۹ از مرزهای شناخته‌شده بین‌المللی بر اساس عهدنامه ۱۹۷۵ تحت نظارت گروه ناظر نظامی سازمان ملل متحد عقبنشینی کرد.