中美建交后的第一个重大双边外交活动，就是美国政府邀请当时的中国副总理邓小平，在1979年1月正式访问美国，这是新中国领导人对美国的第一次访问，受到了美国政府和人民的热烈欢迎，揭开了中美关系史的新篇章。
1月28日，邓小平在卡特陪同下检阅仪仗队。这一天，中华人民共和国的五星红旗第一次在白宫旗杆上与美国星条旗并排飘扬，中华人民共和国国歌第一次与美国国歌一起在白宫上空回响。
邓小平和夫人卓琳出席了卡特夫妇在白宫南草坪举行的欢迎仪式。卡特在欢迎辞中说：“我们两国关系的正常化，今天又迈进了一步。”“这种正常化能带动我们一同走向一个多样化的和平的世界。”邓小平致答辞说：“中美关系正处在一个新的起点，世界形势也正在经历全新的转折。”“两国关系正常化的意义远远超出两国的范围，……这对于促进太平洋地区和世界的和平，无疑将是一个重要因素。”
1月29日，卡特为欢迎邓小平访美举行国宴。宴会厅装饰着特地从卡特总统故乡——佐治亚洲运来的1500株红色和粉红色的山茶花。乐队演秦中美两国民间乐曲。卡特总统在祝酒辞中说：“在争取自由的革命中诞生的美国是一个只有200年独立历史的年轻国家，但我们的宪法是世界上最古老的仍在继续生效的成文宪法。有4000年文字记载历史的中国文明是世界上最古老的文化之一，但是作为一个现代国家，中国还是很年轻的。我们能互相学到许多东西。”邓小平在祝酒辞中表示：“我们两国曾在30年间处于相互隔绝和对立的状态，现在这种不正常的局面终于过去了。”同一天，邓小平副总理与卡特总统在举行会谈之前交谈。
1月30日，邓小平副总理在华盛顿应邀出席美国众议院举行的欢迎会。邓小平在会见参议院多数党领袖伯德和众议院议长奥尼尔等人时说，台湾回归祖国后，我们将尊重那里的现实和现行制度。台湾当局可继续管理其军队，还可保持同美国和其他国家的商业等非官方关系。我们力争用和平方式解决台湾问题，但是我们不能承担不用武力解决台湾问题的义务。
1月31日，费城坦普尔大学在华盛顿的布莱尔大厅举行仪式，授予邓小平“名誉法学博士”学位。
在此次访问期间，邓小平同卡特总统就国际形势和中美关系，尤其是台湾问题交换了看法。谈到台湾问题时，邓小平说，中国是愿意用和平方式解决台湾问题的，但不能承担不用武力解决台湾问题的义务，因为那样反而不利于台湾问题的和平解决。双方发表的联合新闻公报说：“双方认为，两国社会制度的不同不应妨碍彼此加强友好关系和合作。”
在访问期间，中美双方签署了科技合作协定和文化协定，在教育、商业、空间方面进行合作的协议，以及建立领事关系和互设总领事馆的协议。双方还同意不久将签订航空和海运协定，互派留学生，互派常驻记者等。
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