是日上午10時18分，中日政府聯合聲明簽字儀式在人民大會堂西大廳舉行。
周總理和田中首相並肩步入大廳，在一張鋪著暗綠色台布、插著兩國國旗的長桌前就座。姬外長和大平外相分別在周總理的左側和田中首相的右側就坐。他們身後並排站著兩國代表團的成員。
周總理和田中首相首先在茶色封麵的聯合聲明文本上簽字，接著由姬外長和大平外相分別簽字。交換後，先由外長、外相簽字，再由總理、首相簽字。
10時24分，周總理和田中首相再次互換聯合聲明文本。兩位領導人緊緊握手，共祝兩國建交。站在他們後麵的官員們熱烈鼓掌。當兩位領導人分別同對方官員握手時，穿雪白上衣的服務員端來了香檳酒。雙方互相敬酒，一飲而盡。
這時，周總理高興地說：“這樣，就揭開了中日關係新的一頁！”
田中首相也興奮地說：“今天就到這裏，不再有會了，痛痛快快地喝吧！”
在場的人聽了，一起大笑。
11時29分，儀式完畢。日方根據同中方的約定，由大平外相立即在新聞中心舉行記者招待會。
大平正芳外務大臣說：“經過曆時四天的日中兩國首腦富有成果的會談，今天發表了日本國政府和中華人民共和國政府的聯合聲明，懸而未決的日中邦交正常化問題終於獲得解決。”
他說：“日中雙方對邦交正常化的基本認識和態度，已經在聯合聲明前言中表明了。我們相信，結束不幸的長期存在於日中兩國間的不正常狀態，在兩國間建立和平友好關係，是對緩和亞洲緊張局勢和維護世界和平的重要貢獻。”
大平正芳外務大臣在談到聯合聲明內容時說：正如第一條所表明的，日中兩國間的不正常狀態從今天起宣告結束。作為其具體表現，從今天開始兩國間建立外交關係。關於這一點，請參照第四條。
其次，關於日中邦交正常化的當然前提——承認中華人民共和國政府這一點，日本政府的意思已在第二條作了表述。
“另外，日本政府關於台灣問題的立場，已經在第三條表明了。開羅宣言規定台灣歸還中國，而日本接受了承繼上述宣言的波茨坦公告，其中有第八條‘開羅宣言之條件必將實施’，鑒於這一原委，日本政府堅持遵循波茨坦公告的立場是理所當然的。”
大平正芳外務大臣說：“關於在第五條中表明的中華人民共和國放棄賠償問題，如果想到過去日中之間不幸的戰爭的結果，中國人民所受損害之巨大，我們認為對此應予坦率而正當的評價。”
他說：“邦交正常化的意義固然重要，但更重要的是，社會製度不同的日中兩國，互相尊重彼此的立場，建立起持久的和平友好關係。這種日中關係應遵循的原則列入了第六條，第八條所述和平友好條約的締結，也同樣反映了兩國政府向前看的態度。”
大平正芳外務大臣最後說：“在聯合聲明中雖然沒有觸及，日本政府的見解是，作為日中邦交正常化的結果，日華和平條約（即《日蔣條約》）已失去了存在的意義，並宣告結束。”
大平正芳外務大臣在記者招待會上還回答了記者們提出的問題。
聯合聲明發表後，中國人民歡欣鼓舞，日本朝野熱烈歡迎。日本執政的自由民主黨在聯合聲明發表後，立即發表一項聲明表示支持，指出“這項聲明在第二次世界大戰後的日本史上具有劃時代的意義，它大大改變了曆史潮流”。日本內閣會議迅速予以通過。社會、公明、民社黨等在野黨、各日中友好團體、各界人士也紛紛發表聲明和談話，對聯合聲明表示歡迎和擁護。
日本廣播協會（NHK）報道說，“29日，在日本各地歡迎日中建交的聲音猶如洪水一般波瀾壯闊地擴展著”，“街頭電視機前人山人海”，“人們縱情歡呼‘好啊，好啊’”。
日本輿論界普遍歡迎中日建交，指出“日中建交為日中關係打開了新的一頁”，“它是本世紀的一個巨大事件”，同時評稱，聯合聲明貫穿著“向前看”的態度，強調發展今後兩國間的和平友好關係。
日本輿論還注意到聯合聲明中關於中國政府宣布“放棄對日本國的戰爭賠償要求”的條文，紛紛讚揚了中國政府和人民對日本人民的真誠友好態度。
不少日本人士看到中國放棄戰爭賠償要求條文後，感動地說，日本不應忘記中國政府和人民這種寬宏大量的態度，要真誠地對中國給予經濟合作。有人則在報紙上建議日本政府給中國修建一條從北京到廣州的高速鐵路，或建一座大型鋼鐵聯合企業，以表示對中國的謝意。
聯合聲明發表的當天，日本輿論還就日本同中國實現邦交正常化對日本外交的意義發表評論，認為它使日本真正“結束了戰後時期”，走上了“自主外交”的道路。
大平外相在談及中日建交的意義時也指出：迄今為止，以為隻要聽從美國的吩咐就萬事大吉，這種想法行不通了，時代變了，日本進入了必須用自己的頭腦和意誌進行思索的時代。
中日聯合聲明發表後，引起世界震動，普遍表示歡迎，認為中日和解，“有助於緩和亞洲緊張局勢”。
美國國務院發言人說，美對日本同中國建交和同台灣斷交的速度之快“並不感到不安”，稱中日聯合聲明的內容“跟預料的一樣”。
國務卿羅傑斯10月5日宴請喬冠華時說，據美國方麵得到的內部報告，毛主席和周總理對田中的談話，都是富有建設性的。
同日晚，羅傑斯會見記者時談及中日建交問題。他說：“這同尼克鬆總統促進、改善各國間的關係的政策是一致的，是可喜的進展。”
由於中日聯合聲明在中國國慶前夕發表，這件事成了中國駐外使領館國慶招待會上的主要話題。各方朋友紛紛向中國外交人員表示祝賀，認為這是中國外交上的一大勝利，此舉有助於緩和亞洲緊張局勢。
中日建交也給不少國家帶來了衝擊，引起複雜的反應。韓國樸正熙總統9月30日召開緊急內閣會議研究中日複交的影響。外務長官金溶植佯裝鎮靜，說韓國同台灣的關係“不受日本人這個行動的影響”，“目前我們不打算在政治上同北京關係正常化”，但韓國總統召集緊急內閣會議本身就說明他們內心很不平靜。就在韓國外務長官表態的同時，該國駐法國的武官就說，“中日建交，結束戰爭狀態令人鼓舞，是一件大好事，韓國沒有任何理由不同中國做些事情”。接著，韓國駐法使館通過法方向中方傳話：韓駐法大使想同中國駐法大使進行接觸。
新加坡外長拉賈拉南10月3日對記者說，中日關係正常化是“亞洲有希望的趨勢的一部分”，“這將為東亞和平與穩定做出重大貢獻”。他表示，新加坡希望同東盟其他成員國一道早日同中國建立關係。
菲律賓外長羅慕洛在聯合國同中方人員接觸時說，“菲準備同中國建交”，“菲中兩國關係總要正常化，總要解決，但要有步驟”，“希望喬冠華團長來紐約後，好好談談”。
馬來西亞外交部發表聲明說，中日建交“會為在東南亞謀求和平和穩定創造必要條件”，是“對緩和國際緊張局勢的積極貢獻”。馬來西亞駐南斯拉夫使館代辦則進一步表示“我相信我們也會很快跟上去。我們兩國相距很近，卻沒有外交關係，這是可笑的。”