为了使会议能够顺利进行，周恩来对他的发言作了调整，将原来准备的发言稿改为书面散发，同时针对会议出现的情况临时起草了一个补充发言稿，在4月19日下午的大会上即席发言。在书面散发给各国代表团的发言稿中，周恩来在阐明亚非国家大都具有共同经历、遭遇和历史任务后指出：“根据互相尊重领土主权和领土完整、互不侵犯、互不干涉内政、平等互利的原则，社会制度不同的国家是可以实现和平共处的。”“应该互相尊重，消除互相间可能存在的疑虑和恐惧，”“谋求相互间的亲善和合作，建立友好和睦邻关系。”“印度、缅甸和中国曾经确定了“和平共处五项原则”作为指导相互关系的原则，”“中国愿以严格遵守这些原则作为它同亚非其他国家建立正常关系的基础。”
周恩来在即席补充发言中明确表示：“中国代表团是来求团结而不是来吵架的。我们共产党人从不忌讳言我们相信共产主义和认为社会主义制度是好的。但是，在这个会议上用不着来宣传个人的思想意识和各国的政治制度，虽然这种不同在我们中间显然是存在的。中国代表团是来求同而不是来立异的。在我们中间有无求同的基础呢？有的，那就是亚非绝大多数国家和人民自近代以来都曾经受过、并且现在仍然受着殖民主义所造成的灾难和痛苦。这是我们大家都承认的。从解除殖民主义痛苦和灾难中找到共同基础，我们就很容易互相了解和尊重、互相同情和支持，而不是互相疑虑和恐惧、互相排斥和对立。”在回答和解释了亚非各国中不同的思想意识和社会制度后，周恩来指出：“五项原则完全可以成为在我们中间建立友好合作和亲善睦邻关系的基础。”
周恩来的即席讲话受到很多与会代表的欢迎和好评。缅甸总理吴努说：这个演说是“对抨击中国的人的一个很好的答复”。就连一些曾经对中国抱有很深偏见的领导人也赞扬周恩来的发言。巴基斯坦总理穆罕默德·阿里说：周恩来作了一个“很和解的演说”。菲律宾外长卡洛斯·罗慕洛（Carlos Romulo）表示：周恩来的发言“是出色的、和解的，表现了民主精神”。老挝王国政府代表团团长卡代·敦·萨索里特（Katay Don Sasorith）指出，“和平共处五项原则”所表现的道德精神完全符合佛教的教义。很显然，周恩来的补充发言打消了不少一开始对中国怀有戒心的代表们的恐惧和疑虑，缓解了会议的紧张气氛，使会议能够朝着达成协议的方向前进。
从4月20日开始，会议分经济委员会、文化委员会和政治委员会进行小组讨论。经济委员会和文化委员会在讨论中虽然也有不同观点和争论，但经过协商和沟通比较顺利地取得一致，达成协议。在政治委员会的讨论中，争论激烈，气氛非常不和谐。在讨论起草关于促进世界和平与合作的决议及宣言的过程中，缅甸总理吴努建议与会各国采用“和平共处五项原则”和联合国宪章的精神来规范它们之间的关系，但黎巴嫩代表反对“和平共处”一词，称它是共产党的术语。埃及总理加麦尔·纳赛尔（Gamel Nasser）提出七点建议，强调和平取决于大国共处，主张全面裁军和销毁大规模杀伤性武器弹，而伊拉克、菲律宾、土耳其等国代表强调集团自卫，说他们是小国，必须依靠大国的力量来保护自己，为参加军事集团找借口。与会代表一度分裂成两派。一派力挺印度奉行的中立和不结盟政策，拥护和平共处。另一派要求与西方结盟，主张集体防卫，呼吁抵制共产主义“扩张”。他们还提出苏联和东欧国家的关系，称苏联的政策是“新殖民主义”。不同的看法针锋相对，使会议公报起草委员会无法取得一致，不能达成共识，会议陷入僵局。
面对会议几乎瘫痪的情况，周恩来顾全大局，审时度势，本着求同存异和增进合作的精神，表达中国促团结求和平的基本态度。他在23日的讲话中说：“我们彼此应该撇开不同的思想意识、不同的国际制度和过去、现在由于参加这一方面或那一方面承担的国际义务。我们应该以要求和平合作为共同基础，来解决正在讨论的问题。”针对黎巴嫩代表说“和平共处”是共产党的名词，周恩来表示：“我们可以换一个名词，而不要在这一点上发生误会……在联合国宪章前言中有‘和平相处’的名词，这是我们应该能够同意的。我们应该能够站在联合国宪章的立场来谋求和平合作……我们不赞成在世界上造成对立的军事同盟，增加战争的危险。”为了不使一些国家感到中国要把“和平共处五项原则”强加在它们头上，周恩来表示，他访问印度和缅甸以后，“就同印度和缅甸的总理共同提出并承认五项原则，彼此受此约束……当然，在座的所有国家的代表不能都同意五项原则的措辞和数目。我们认为，五项原则的写法可以加以修改，数目也可以增减，因为我们所寻求的是把我们的共同愿望肯定下来，以利于保障集体和平”。周恩来以团结为上、避免争吵、化解矛盾、求同存异的作法，赢得与会代表的一致赞许，成功地打破了会议的僵局，使会议最后一致通过关于促进世界和平与合作大决议和宣言。万隆会议通过的十项原则包括了“和平共处五项原则”的内容，是在“和平共处五项原则”基础上的发展。
不少国家对台湾海峡的紧张局势表示关切。周恩来为了避免由于美国的压力而使会议在这个问题上陷入争论，没有要求会议讨论台湾问题，仅在会议上声明了中国的立场，而在会下进行解释。他先后向十几个国家的代表团说明台湾冲突的来龙去脉和中国对台湾问题的立场，指出台湾问题的实质在于美国干涉中国的内政，正是美国的这种干涉导致了台湾海峡的紧张局势。4月23日，周恩来发表声明：“中国人民同美国人民是友好的，中国人民不要同美国打仗。中国政府愿意同美国政府坐下来谈判，讨论和缓远东紧张局势的问题，特别是和缓台湾地区的紧张局势问题。”
在万隆会议期间，周恩来对大小国家一视同仁，以诚相见，广交朋友。他同很多已建交或未建交国家的代表团接触和交谈，平等待人，开诚布公，增进相互了解。4月20日，他在宴请柬埔寨西哈努克亲王时表示，中国对柬埔寨抱有好感，希望在两国交往中遵守“和平共处五项原则”，并邀请他在方便的时候访问中国。西哈努克说，柬埔寨保证遵守日内瓦协议，承认“和平共处五项原则”，严守中立，不加入任何军事集团，不向美国提供军事基地。宴会结束客人走后，周恩来同中国代表团的其他成员谈论在会议上接触到的各国代表团的印象时，觉得西哈努克是一位民族主义者，一位开明、爱国的亲王。周恩来的谦逊和友善态度给西哈努克留下深刻印象。他后来在回忆录中说，柬埔寨“无需担心他们会来干涉我们的内部事务，中国人是我们的朋友”。
华侨的双重国籍问题是一些邻国非常担心的问题。4月22日，周恩来以外长身份同印度尼西亚外长苏纳约（Sunario）分别代表本国政府签署了《中华人民共和国和印度尼西亚共和国关于双重国籍问题的条约》，为解决中国同东南亚其他国家间华侨双重国籍提供了榜样，打消了这些国家对华侨问题的顾虑。4月27日，周恩来在雅加达和印尼的华侨代表会见，向他们解释放弃双重国籍、选择一个国籍的意义。周恩来说：“大家可以想一想，如果在我们国内，有几百万外国侨民，他们也是双重国籍，我们政府好不好办事呢？凡事都要推己及人。中国有一句老话叫做‘己所不欲，勿施于人’。我们如果遇到这个情形，也不愿意，那么，我们在国外怎么能要求人家接受双重国籍呢？今天中国政府执行和平的、平等的外交政策，所以不能不解决这个问题。解决好这个问题，对双方都有利，也会提高我们国家在国际上的信誉。”周恩来在双重国籍问题上所表现出的灵活、务实、合作的态度，充分体现了他对东南亚国家的“睦邻友好”政策。针对泰国对中国在云南省设立傣族自治区的担心，周恩来在会上强调指出：“中国境内有几十种少数民族共四千多万人，其中傣族和相同系统的壮族将近千万人。他们既然存在，我们就必须给他们自治权利。好像缅甸有掸族自治邦一样，在中国境内各个少数民族都有他们的自治区。中国少数民族在中国境内实行自治，如何能说威胁邻邦呢？我们现在准备在坚守五项原则的基础上与亚非各国，乃至世界各国，首先是我们的近邻，建立正常关系。”周恩来然后把话锋转向美国说：“现在的问题不是我们去颠覆别人的政府，倒是有人在中国的周围建立颠覆中国政府的据点。”周恩来还在会外对参加会议的泰国代表团团长旺·威他也干亲王（Prince Wan Waithayakorn）说，中国在云南设立傣族自治区只是一个行政区划，中国政府无意对泰国搞颠覆，无意侵略泰国。周恩来建议，中泰可以像中印（尼）那样签订关于双重国籍的条约。他还邀请旺亲王访问中国，到云南昆明、西双版纳等地去亲眼看一看。会面结束以后，周恩来向旺亲王夫人赠送丝绸制品，旺亲王向周恩来回赠一个香烟盒。
为推动中日关系发展，周恩来特意安排精通日本问题的廖承志参加中国代表团。代表日本出席万隆会议的是鸠山内阁的经济审议厅（后改为经济企划厅）长官高碕达之助。在廖承志的安排下，周恩来与高碕达之助举行了会谈。俩人会谈内容广泛，从日本当时的局势和处境、开展中日贸易的可能性和必要性，一直谈到解决邦交正常化和双方面临的困难和障碍等。周恩来以诚相待，推心置腹，使高碕达之助受到很大的触动。
在会议期间，周恩来同巴基斯坦总理阿里进行了开诚布公的会谈。在会谈中，周恩来提出三个问题。第一，巴基斯坦参加了美国组织的针对中国的东南亚条约组织，中国对此是不满意的，但是为了友好，中国没有公开指责巴基斯坦。第二，巴基斯坦接着又参加了受美英支配的巴格达条约组织。巴基斯坦参加这两个组织使自己在亚洲处于难堪的地位。巴基斯坦是亚洲大国，被西方殖民主义国家这样左右牵制，对巴基斯坦人民是很不利的。第三，巴基斯坦还同美国签订了军事协定。这不仅对巴基斯坦不利，也使中国感到不安。美国不仅要利用巴基斯坦领土来挑拨巴基斯坦同印度的关系，也会以巴基斯坦为基地来包围甚至进攻中国，对中国的安全构成很大的威胁。阿里向周恩来表示，巴基斯坦曾长期遭受西方殖民主义的侵害，是反对西方殖民主义的，巴基斯坦怀有同中国发展友好关系的愿望。阿里郑重声明，巴基斯坦参加两个条约组织和它同美国签订的军事协定完全是为了防御邻国的侵略，并不是针对中国。如果发生美国的侵略战争，巴基斯坦决不参加，例如对朝鲜的战争，巴基斯坦就没有参加。