在毛主席的英明领导下，中美之间通过“乒乓外交”实现了关系缓和。1971年7月，美国总统尼克松更是派出了自己的国家安全事务助理基辛格作为特使秘密访华，为日后的中美元首会晤铺平了道路。
对此，作为与中国一衣带水的邻邦，作为与美国关系密切的盟国，日本却在事前全然不知。1971年7月15日上午，日本首相佐藤荣作在开完内阁会议后，突然收到了美国方面发来的备忘录:
基辛格博士已于7月9日至11日访问了中华人民共和国，尼克松总统将于明年5月以前访华。本备忘录将于日本时间7月15日11:30时对外发表。
佐藤首相看完备忘录后，脸色瞬间变得很难看。因为，此刻已经是11点20多分，距离全世界获悉这则消息自己仅仅提前了几分钟而已。显然，美国尼克松政府不仅事先没有与日本进行沟通，事后也没有留出更多的时间给他们作出反应。
佐藤荣作是日本战后的老牌政客，于1964年11月出任日本首相。上台以前，他为了赢得支持和顺应潮流而不断释放对华友好的氛围；上台以后，他却执行起了追随美国并且亲蒋反华的政策，导致中日关系长期原地踏步。
1969年11月，佐藤荣作首相在访美期间与尼克松总统在白宫亲密会晤，双方在友好气氛中畅谈了两国关系和国际局势。期间，尼克松还向他信誓旦旦地表示:
关于对华政策将来的发展，将继续与贵国进行密切联系和协商。
如今，美国为了赢得中国在国际事务中的支持而开足马力，甚至还越过了自己的“小弟”单独行动。尼克松这种“越顶外交”，使得日本国内一片哗然，纷纷指责自己政府在中日关系上无所作为，使得佐藤政府陷入到了尴尬的境地。
1971年10月25日，由阿尔巴尼亚、阿尔及利亚等23个国家发起的“恢复中华人民共和国在联合国的一切合法权利，并立即把国民党集团的代表从联合国及其所属一切机构中驱逐出去”的提案获得通过，标志着中国恢复了在联合国的合法地位。投票中，日本虽然投下了反对票，但依然无法阻挡中国的步伐。
1972年2月21日，尼克松终于踏上了“破冰之旅”，成为第一位访问尚未建交国家的美国总统。当他刚下飞机，就对欢迎自己的中国总理周恩来表示:
我是跨越太平洋来与中国人民握手，从此以后，一个时代结束了，另一个时代开始了。
此时，位于日本东京的首相官邸内，佐藤荣作正密切关注着这次尼克松访华。访华期间，尼克松的行程很满，除了连续与中国政府进行谈判以外，他还得到了中国领袖毛泽东的亲切接见，双方共同发表了意义深远的《中美联合公报》，就一系列重大问题达成了共识。
接着，对中日两国关系始终徘徊不前的佐藤荣作内阁遭到了日本各界的一致抨击，终于在1972年7月黯然辞职下台。在自民党内的选举中，倡导积极对华接触的田中角荣胜出，很快组建了新一届日本政府，任命大平正芳出任外相。
作为自己施政的重点方向，田中角荣在7月7日召开的第一次内阁会议上就公开表示:
日本要加快与中华人民共和国实现关系正常化的步伐。
为了加快自己的进程，他还正面回应了中国提出的“中日邦交正常化三原则”:
一、承认中华人民共和国政府是代表中国的惟一合法政府；
二、承认台湾是中华人民共和国领土不可分割的一部分；
三、承认日台之间的条约是非法的、无效的。
以此为标志，新成立的田中内阁和之前的佐藤内阁在对华问题上可谓“大相径庭”。对于这种可喜的变化，中国方面立即做出了积极回应，周恩来总理在人民大会堂欢迎也门政府代表团时，就发表了这样的讲话以表明中国政府的立场:
一直采取敌视中国政策的佐藤政府任期未满就宣布下台，7日成立的田中内阁明确在外交方面要早日实现两国邦交正常化，这是值得欢迎的。
1972年7月10日，中日友协副秘书长孙平化率领上海舞剧院到东京进行访问和演出。临行前，周总理委派他争取当面向田中首相转达中国方面的邀请:
欢迎田中首相能到北京当面谈，一切问题都好商量。
1972年7月16日，周恩来在会见日本社会党前委员长佐佐木更三时再次表示:
如果日本现任首相、外相或其他大臣来谈恢复邦交的问题，北京机场随时向他们开放，欢迎田中本人来。
接到中国方面的盛情邀请，日本政府迅速作出回应，大平外相还破例会见了孙平化等人。会谈期间，他代表田中首相表示:
日本政府也在考虑实现政府首脑访华，要选择一个适当的时机。目前，日方正在为此做准备，一定要去北京，一定要有丰硕的成果。
到了1972年8月11日，大平外相再次会见了孙平化等人，表示田中首相已经决定接受周恩来总理的访华邀请。次日，中国外交部长姬鹏飞正式向全世界公开:
中国总理周恩来“欢迎并邀请日本首相田中角荣访问中国，谈判并解决中日邦交正常化问题”。
8月15日，田中首相选择这样一个有特殊意义的日子，在东京的帝国饭店亲自接见了孙平化等人，明确表示自己将在9月下旬或者10月上旬访华。同时，他还希望能在访华期间实现中日建交，早于中美建交前实现中日邦交关系正常化。
1972年9月21日，中日两国政府同时在北京和东京发表公告:
日本国内阁总理大臣田中角荣愉快地接受中华人民共和国国务院总理周恩来的邀请，将于9月25日至30日访问中国，谈判并解决中日邦交正常化问题，以建立两国之间的睦邻友好关系。
其实，要到中国进行访问并且商讨恢复邦交正常化的问题，对田中角荣来说并不是一件轻松的事。一来，他才刚刚组阁两个多月时间，政治基础并不牢固；二来，日本向来追随美国脚步，在中美尚未建交之时谋求中日建交，的确充满风险；三来，日本国内的极右翼势力依然颇具实力，他们在不断阻挠此事的推进。
为此，田中首相也是做好了万全的准备，无论成败与否他都毅然前行。临行前，他还私下对大平外相提到:
大平君，我们搞恢复邦交正常化问题，不知会怎样。人生一世，花开一季，人总是要死的，要死就一块死吧，我是有这个准备的。
1972年9月25日11:30，田中首相一行乘坐的专机在北京机场徐徐降落。当舱门打开后，身穿灰色西装的田中角荣快步走下飞机，与早已等候的周恩来热情握手。除了周总理，前来机场迎接的还有叶剑英、姬鹏飞、廖承志、韩念龙等人，可见中国政府对此高度重视。
当天下午，周恩来就在人民大会堂会见了田中角荣一行人员，接着在“安徽厅”举行了第一次正式会谈。会谈主要在周恩来、姬鹏飞和田中角荣、大平正芳之间不公开进行，双方坦率发表了自己对于一系列问题的看法。
初次会谈结束后，周恩来在人民大会堂设宴招待田中角荣一行。致祝酒词时，周总理讲到:
田中首相来我国访问，揭开了中日关系史上新的一页。在我们两国历史上，有着两千年的友好往来和文化交流，两国人民结成了深厚友谊。但是，从1894年以来的半个世纪中，由于日本军国主义侵略中国，使得中国人民遭受了重大灾难，日本人民也深受其害。前事不忘，后事之师，这样的经验教训，我们应该牢牢记住。
讲到此处，久历外交场合的周恩来停顿了一下，眼睛环视宴会大厅一周，只见所有的日本客人都在全神贯注地倾听。于是，他话题一转:
当前的世界形势正在发生巨大变化，田中首相就任以后，毅然提出了新的对华政策，要加紧实现同中华人民共和国的邦交正常化……。我深信，经过我们双方的努力，求大同，存小异，中日邦交正常化一定能够实现。
周恩来的致词结束后，赢得了中日双方的热烈掌声。之后，田中角荣代表日本政府发言，他首先回顾了中日之间的交往历史，接下来沉重地讲到:
遗憾的是，在过去的几十年间，日中关系经历了不幸。其间，我国给中国人民添了很大的麻烦，我对此再次表示深切的反省之意。
在第二天会谈一开始，周总理就对昨日的“田中讲话”提出严正交涉，他指出:
在昨天的宴会上，田中首相讲“添了很大的麻烦”，这一表达引起了中国的强烈反感。日本军国主义的侵略战争，给中国人民带来了深重的灾难，用“添麻烦”来表述明显通不过。
田中首相解释说，在日文中，“添麻烦”就是诚心诚意道歉谢罪之意，而且还包含着以后“不再犯”的意思。不过，他还是表示，如果这样的表达引起不适，日方可以按照中国的习惯进行修改。因此，在后来起草联合声明时，田中当真履行了自己的承诺，修改为:
日本方面痛感过去由于战争给中国人民造成重大损害的责任，表示深刻的反省。
由于双方都秉持真诚友好的态度，之后的几次会谈都非常成功，很快就联合公告的草案达成了共识。
关于日本侵华的赔款问题，我方表示为了中日两国人民的友谊，准备放弃战争赔偿要求，并建议将此写入联合声明。因此，在中日联合声明中还提到:
中国政府宣布，为了中日两国人民的友好，放弃对日本的战争赔偿要求。
由于谈判异常的顺利，极少出面接见外宾的毛主席在9月27日晚亲自会见了首相田中角荣、外相大平正芳和内阁官房长官二阶堂进。
在会晤期间，双方亲切友好地畅谈了政治、历史、哲学等方面的内容。不过，在事关重大的问题上，毛主席还是用“四两拨千斤”的方式发表了自己的看法:
只说一句“添了麻烦”，以后的年轻人也不会满意。在中国，这是把水溅到女孩子裙子上时才说的话。
临行前，毛主席还将一部《楚辞集注》作为礼物赠送给了田中角荣。
在与毛主席会见后，中日谈判中的所有问题都迎刃而解。1972年9月29日，双方终于签署了《中华人民共和国和日本国政府联合声明》:
自该声明公布之日起，中华人民共和国和日本国之间迄今为止的不正常状态宣告结束；决定自1972年9月29日起建立外交关系，并尽快互换大使；决心在“和平共处五项原则”的基础上，建立起两国持久的和平友好关系。
随着联合声明的发布，田中首相此次访华已经圆满完成了主要任务。当日下午，周总理亲自陪同他乘专机前往上海访问，然后再从上海启程回国。
翌日，田中一行圆满结束了中国之行，满载着访华的丰硕成果离沪回国。登机前，周恩来、姬鹏飞和6000多名群众到机场热烈欢送，他紧紧地握着周恩来的手，激动地表示:
中国人民如此盛大的欢迎和欢送，令我非常感动。
送别田中后，周恩来立即乘专机返京，他在飞机上欣慰地表示:
我们和日本是两千年的历史，半个世纪的对立，20多年的工作。今天，我们已经看到时代螺旋式地前进了。
从此以后，中日两国关系的历史也翻开了新的一页。基本上，邦交和建交是一回事，只不过中日两国是邻邦，为了有别于其他国家，特别是经历了十四年的日本侵华战争后，为了凸显两国“重归于好”和“永不再战”的决心，才别出心裁使用了“邦交正常化”的表述。只是，这种来之不易的中日关系，如今又到了关键十字路口。
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中日邦交是名词性短语，中日建交是动词性（主谓短语）短语，在具体使用上有区别