在華盛頓出席核安全峰會的國家主席習近平與美國總統奧巴馬舉行雙邊會談。習近平在會談前發表開場白，指中美在一些問題上有分歧，應該通過對話及磋商解決，避免影響兩國關係。奧巴馬說，雙方都認同朝鮮半島要實現無核化，又指雙方就人權、網絡安全和海洋問題等，進行坦承溝通。

會談期間，習近平向奧巴馬表明中方堅定維護南海的主權，堅持通過同當事國直接協商談判，不相關的國家不應該牽涉在內，希望美國不要選邊站隊，又強調中方不接受任何以航行自由做藉口，侵犯中國在南海主權的行為。在朝鮮半島問題，習近平呼籲各國完整和嚴格按照聯合國安理會的決議，執行對北韓的制裁措施，又堅決反對美國在南韓部署薩德反導系統，認為會威脅中國安全，破壞地區戰略穩定。在環球經濟方面，習近平指中國會繼續採取積極的財政政策和擴大內需，任何國家都不應以貨幣競爭性貶值的方式，刺激出口。