美国大选以罗斯福的最后胜利而告终。1945年1月20日，罗斯福冒着刺骨的寒流宣誓就职。这是美国历史上的一次时间最短和最阴沉的就职仪式。也许他也预感到自己所剩时日不多了，因此坚持要他的13个孙子孙女都来华盛顿参加就职仪式。当时没有游行，也没有举行豪华的舞会。总统是在白宫的南门走廊而不是在国会举行宣誓。他没有戴帽子，也没有穿大衣，讲话还不到五分钟。他期望着即将同斯大林和丘吉尔举行会晤。在讲话中他谈到了他的指导原则：“我们认识到，我们是不能单独生活在和平环境中的；我们的幸福取决于别国——遥远的国家——的幸福。……我们认识到正如埃默森所说的这样一个简单的真理：‘只有当朋友，才能交朋友。’”过了两天，他带着一个人数众多的参谋班子向雅尔塔出发了。
雅尔塔位于黑海的克里米亚半岛，是一个著名的避暑胜地，沙皇也非常喜欢。选择在这个地方开会是因为斯大林一再表示不愿意离开苏联。尽管罗斯福在乘坐“昆西”号巡洋舰前往马耳他的途中得到了休息机会，到马耳他后又换乘自己的专机“圣牛”号飞往克里米亚，但这次旅行对罗斯福来说仍是一次严峻的考验。“不要再让我们犹豫不决了！”丘吉尔开玩笑说，“如果把所有可能举行高级国际会议的地点都编进一台计算机的程序里，然后指示计算机选择一个最糟糕的地点，它会毫不犹豫地选择雅尔塔。”雅尔塔周围的地区曾在战争中被毁损，但是它的美丽的自然风光掩盖了原始状况。丘吉尔带去了大量的威士忌酒来抵抗流行的斑疹伤寒、虱子和臭虫。美国海军的一个消毒小组不得不把罗斯福的住处消毒三次，然后才住进去，会场设在利瓦吉亚宫，那里有50个房间，但只有一个洗澡间。
雅尔塔的辅助设施虽然很简陋，但是苏联人尽量要他们的英美客人相信他们的接待是友好热情的。这是一个饱经战火、满目疮痍的地区，住所又如此有限，按照当时的记载，16位美国陆军上校只能挤在一间卧室里。在罗斯福下榻的利瓦吉亚宫中，霍普金斯有一个单间卧室，他的大部分时间都是在这里度过的，只参加了几次正式会议。他病得很重，雅尔塔的大宴会他一次都没有参加。
2月3日，星期六，罗斯福和丘吉尔同时到达雅尔塔。斯大林及其一行于星期日清晨到达，下午4时，他和莫洛托夫前来拜会罗斯福。这次会见是在利瓦吉亚宫总统的书房里进行的。罗斯福在向东道主为客人所作的种种舒适和方便的安排表示道谢之后说，在“昆西”号横渡大洋的旅行当中，他们就美国人是不是会在苏联人进入柏林之前而先进入马尼拉一事多次打过赌。斯大林笑了起来，并说那些把赌注压在马尼拉的会赢。罗斯福谈到战争对克里米亚的破坏很大。斯大林告诉他，同乌克兰相比简直算不了什么，因为在克里米亚德国人受到翼侧包抄，因而没有时间实行原定的破坏计划，然而在乌克兰他们却肆无忌惮地破坏了一切。随后斯大林问起西线的情况，罗斯福告诉他，马歇尔上将随后要详细谈到那里的主要局势，但这时他能够说的是，预定在2月8日和12日各发动一次有限度的进攻，而英美部队的主要推进约在一个月左右开始。斯大林听了感到高兴，并表示希望盟国不久可以攻下鲁尔和萨尔，从而剥夺德国人所剩下的仅有的煤炭来源，因为苏军已经占领了西里西亚盆地。罗斯福指出，随着同盟国两支部队从东西两方面逐渐接近，他认为有可能由艾森豪威尔同红军建立直接的联系，从而取得战术行动上的直接配合。
快到5点的时候，他们移往大舞厅举行第一次正式会议。斯大林提出，罗斯福总统应再次主持会议。历时三小时的讨论，几乎完全是关于当时的军事形势的。安东诺夫将军宣读一份准备好的文件，详细分析了东线的进展，他表示希望盟国会很快在西线推进，并以轰炸使德国交通线陷于瘫痪，借以防止德国军队从西线越过德国调到东线来，马歇尔回顾了西线的局势，波特尔代表空军发言，坎宁安谈到德国技术的新发展有可能恢复潜艇的威胁。关于这一点，丘吉尔提到，也许盟国可以通过从亚德里亚海进入巴尔干半岛的一次远征，给苏联东线战役以帮助，但是这一提议没有得到进一步的讨论。
开完会之后，在罗斯福举行的宴会中进行了一次非正式交谈，丘吉尔说，他是经常被当做一个反动派而“被痛打”的，然而三个出席会议的代表中，只有他可以随时由他的人民投票把他赶下台，但是他个人倒是以这种危险而引以为荣的。斯大林随即开玩笑地说，首相明显地害怕英国即将举行的选举的结果。丘吉尔回答说，他不仅并不畏惧，反而以英国人民任何时候只要愿意这样做，他们就有把他们的政府换掉的权利而感到自豪。他继续谈到小国的权利，并引述一句很贴切的谚语说：“老鹰应当允许小鸟去唱，而不管它们为什么唱。”
在为期八天的雅尔塔会议上，罗斯福的目标是使苏联加入一个维护世界和平的组织，并争取苏联作出参加对日本作战的保证。然而，对苏联来说，则希望在雅尔塔会议上得到取得恢复战后经济的资助，其中包括对德国索取赔款，另外也重新获得1905年日俄战争时失去的远东领土和确定在远东的势力范围以及获得一个保证苏联西部安全的新边界。对苏联人来说，由于在一代人的时间里，两次遭到德国入侵，压倒一切的考虑是在东欧建立一个安全区。斯大林（左）、罗斯福（中）与丘吉尔（右）
事实上，1944年10月英苏两国领导人在莫斯科会谈时，丘吉尔曾用数学方式在一张纸条上写出过在巴尔于地区划分势力范围的指导方针，然后把纸条拿给对面的斯大林看。他建议，苏联人在罗马尼亚的势力占90%，在保加利亚占75%，在匈牙利和南斯拉夫的势力同英国相等，在希腊占10%。斯大林当场表示同意，后来美国也默认。
丘吉尔在莫斯科时没有把波兰列入清单，在雅尔塔会议上波兰成了一个最棘手的问题，致使三巨头进行了六天六夜的争论。会议指定寇松线为波兰的东部边界，从而批准了在德黑兰达成的协议，但用多少德国领土作为补偿的问题则留在战后解决。由于苏联军队已经全部控制了波兰领土，因此在这个问题上的争执尽管十分激烈，但是主动权完全在斯大林手中。斯大林的态度十分明确而强硬。他说：“波兰问题对苏维埃国家说来，是一个生死攸关的问题。”因为，“历史上，波兰从来就是敌人借以进攻俄国的走廊”。为此，决不容许波兰建立反对苏联的政权。
关于德国赔偿问题，斯大林认为应该“按功取偿”，提出200亿美元的赔偿额；丘吉尔则提出应该“各国各取所需”，而德国尽其所能；罗斯福表示希望苏联遭到的一切破坏都能得到恢复，但是他认为，“靠赔偿是不可能补偿一切的”。
罗斯福表示美国不想要德国的机器和劳动力，没收德国在美国的财产就可以了。丘吉尔的态度实际上是反对斯大林提出的索赔数额，认为“会议不能用数字来束缚自己”，需要作进一步的调查。罗斯福同意以苏联提出的200亿美元的数字作为讨论的基础。斯大林对丘吉尔的态度大为恼火，指责丘吉尔反对苏联提出的赔偿要求是为了“要建立一个强大的德国”。雅尔塔会议没有就赔偿的具体数字达成一致的意见。雅尔塔会议还有一项关于远东问题的秘密协定，是由罗斯福、斯大林商定，事后让丘吉尔参加签字的。在罗斯福的外交活动中，最受到攻击的是他参与制定这个秘密协定。这是罗斯福与斯大林之间的一次秘密交易。作为提出协定的目的——迅速打败日本，这是正确的。然而作为达到目的手段——背着盟国和中国、侵犯中国的利益和主权，则是荒谬和错误的。
协定明确的规定“在德国投降及欧洲战争结束后2个月或3个月内，苏联将参加同盟国方面对日作战”的三个条件：第一，维持蒙古人民共和国现状。第二，恢复1904年日本背信弃义进攻所破坏的原属俄国的各项权益，即：将库页岛南部及邻近一切岛屿归还苏联；大连商港国际化，并保证苏联在这个港口的优越权益，恢复租借旅顺港为苏联海军基地；设立中苏合营公司，对通往大连的中东铁路及南满铁路进行共管，并保证苏联的优越权益，而中国保持在满洲的全部主权。第三，千岛群岛交予苏联。而且规定，“苏联之此项要求须在击败日本后毫无问题地予以实现”。上述协定签字时，中国人毫不知情。中国作为参加世界反法西斯战争的盟国、被列为“四大国”之一，在以它的主权和利益为对象的讨论中，却被排斥在外，直到杜鲁门上台后才通知中国外交部长宋子文有这样一个协定。这是对中国主权和利益的践踏，实质上这正是大国强权政治的丑恶表现。
在罗斯福政治生涯的晚期，他的一个突出的政治思想是就是战后世局应该以美苏为首。《雅尔塔协定》就是一个例证。尽管罗斯福在与斯大林谈判时一再表示他不能代表中国人说话，但事实上却扮演了越俎代庖的角色。
斯大林在与罗斯福谈判时指出，如果苏联提出的这些条件得不到满足，他就难以向本国人民说明苏联为什么要参加对日战争，很难解释苏联为什么要向一个并未攻击它的国家作战。如果条件得到满足，就容易用“与国家利益有关”的理由向人民和最高苏维埃交待。这一解释究竟有多少道理是值得分析研究的。不过，中华人民共和国成立之后，苏联把根据《雅尔塔协定》在中国享有的各项特权逐步交还给了中国人民。从后果来说，还没有到不可弥补或不能挽回的地步。但在中国人民和世界人民的心中却留下了不光彩的大国沙文主义的记忆。
雅尔塔会议是罗斯福参加的最后一次国际会议。他在会上进行斡旋、调停、运用手段图谋实现美国的利益目标，同丘吉尔和斯大林开玩笑，并力图采取各种途径确保会议的成功。有时经过一轮会谈和宴会，他变得精疲力竭，面色苍白。有时他情趣横溢，非常幽默。他密切地注视着苏英两国领导人的态度和情绪的变化。当争论激烈时，他还喜欢拿印度问题和大英帝国的分崩离析来刺激丘吉尔。罗斯福所努力追求的是他所设计的今后的“世界秩序和持久的和平”，也就是美国力图控制战后世界的设想。
虽然雅尔塔会议有很多争论及不和谐因素，但三巨头总算“如愿以偿”，会议程度不同地都满足了他们的希求。为了庆祝大会的成功，2月8日晚上，斯大林举行了一个盛大的宴会。2月10日临别前，丘吉尔还举行了一个小型宴会。斯大林元帅提议为首相的健康干杯，形容他是世界上最勇敢的政府人物。他说，当欧洲其他的地方在希特勒面前俯首帖耳时，主要是因为丘吉尔先生的英勇卓绝，英国巍然屹立，分散了希特勒德国的力量。元帅最后说，在历史上，一个人的勇气对于世界未来的历史有如此重要的作用，像这样的例于他不能举出几个。他要为丘吉尔先生，他的战友和一个勇敢的人物，干一杯！
丘吉尔首相在答词中指出：为一个强国的强有力的领袖斯大林元帅干杯！这个国家曾经顶住了德国战争机器的全面冲击，打断了它的脊梁骨，将暴君们从它的国土上赶跑。他随后说，他知道在和平时期不亚于在战争时期，斯大林元帅将继续领导他的人民从胜利走向胜利。斯大林元帅然后提议为美国总统的健康干杯。他说，他和丘吉尔先生在他们各自的国家里，相对说来，下定决心还比较简单。这两个国家都是为它们自己的生存而同希特勒德国作战。这里有第三个人，他的国家未曾遭受侵略的严重威胁，也还没有濒临即时的危险，他就以多半出于对国家利益的更广阔的考虑，成为导致全世界动员起来以反对希特勒的种种手段的主要锻造者。在这一点上，他提到，在结成反希物勒联合和使各盟国保持对希特勒的战斗中，总统最突出和关系最重大的成就是“租借供应”。
罗斯福总统在答词中指出，这次宴会中的气氛就如同家人一样，他愿意用这些来着重说明美、英、苏三国之间的关系。他说，在过去三年间，世界已发生了巨大变化，但是更巨大的变化还在将来。在这里参加会议的领导人，都正在按照他们自己的方式为他们人民的利益而工作，他们的目的就是要给这个地球上的每个男人、妇女和儿童以安全和幸福的可能。
在随后祝酒词中，斯大林说，在战争时期保持团结一致并不太难，因为有打败共同敌人的共同目标。他说，困难的任务是在战争以后，因为各种不同的利益倾向于使盟国分道扬镳。他说，他相信现在这个同盟将经得起这个考验，而且我们有义务来保证使它经得起，我们在和平时期的关系要像在战争时期一样牢固。
丘吉尔随即站起来激情地说，他觉得，我们都正如站在一个山巅上，我们面前展开着未来可能性的光辉。他说，在现代世界上，领导者的职责就是要把人民从森林里引出来，走进和平与幸福的阳光灿烂的平原。他觉得，我们今天比历史上任何时侯都更接近于达到那个美好的目标，要是由于惰性和漫不经心而让这个目标从我们手中失掉，那将是一个悲剧，而历史是不会宽恕我们的。
雅尔塔会议为战后世界以美苏两极为主导的战略格局奠定了基础，因而后来人们常称这种格局为雅尔塔格局或雅尔塔体系。总的来说，雅尔塔会议协调了反法西斯盟国彻底打败德日侵略者的军事行动计划，而且就如何处置战败国及建立战后世界和平秩序等问题作出了一系列重大决定，它对于巩固反法西斯联盟、推动反法西斯战争的最后胜利起到了重要的作用。
