3月31日，美國總統奧巴馬與中國國家主席習近平趁着2016年核安全峰會的空檔時間舉行了雙邊會晤，這也是中美兩國元首今年首次會晤。兩人談及朝鮮半島核問題，就尋求共同推動半島無核化達成共識。會晤後，雙方又發表了《中美核安全合作聯合聲明》。
在《聯合聲明》中，雙方宣布共同致力於通過減少核恐怖主義威脅，營造和平穩定的國際環境，並提升全球核安全體系，以實現各方共贏及共同安全局面；並同意加強打擊核走私活動，及提升放射源貯存的安全措施，以防止恐怖分子獲取核及放射性材料。聲明也公布，早在今年2月20日，中美已於瑞典舉行了首次雙邊核安全對話，並計劃繼續開展年度雙邊對話，以便就防止核恐怖主義加強合作，並繼續落實核安全峰會目標。
中國外交部副部長鄭澤光於核安全峰會中國代表團新聞發布會上，透露了中美元首會晤時談及的相關議題。據鄭澤光稱，習近平於會晤時指出，中國將繼續與美國努力建構新型大國關係，實現不衝突不對抗、相互尊重、合作共贏；奧巴馬則形容，美中關係是世界上最重要的雙邊關係，期望兩國繼續合作在可持續及積極的軌道上向前發展。
一如外界所料，奧巴馬與習近平亦談到朝鮮半島核問題。習近平強調，中方反對北韓發展核武器，並會致力通過和平方式實現半島無核化，並呼籲各方共同努力，將半島核問題早日拉回對話談判的軌道。但習近平亦重申中國堅決反對美國以應對北韓為理由，計劃於南韓部署薩德反導彈系統（THAAD），形容相關措施「損人不利己」。
中方堅決反對美國在南韓部署薩德反導彈系統，因為這樣的部署將會損害中國國家安全的利益，也會損害地區的戰略平衡，損人不利己。所以我們敦促美方，不要推進在南韓部署這樣的系統。
鄭澤光還透露，奧巴馬與習近平亦就台灣及西藏、南海爭議等敏感議題交換了意見。習近平重申中國在台灣問題上的原則立場，要求美方堅持「一個中國」政策，維護兩岸關係和平發展；奧巴馬則回應指，美方將繼續慎重妥善處理有關問題。
對於南海問題，習近平向奧巴馬重申，中國堅定維護在南海的主權和相關權利，並致力維護南海地區和平穩定。他又強調中國尊重各國依據國際法享有的飛航自由，但不會接受任何以航行自由為藉口，損害中國國家主權及安全利益的行動。
日前，美國副國防部長沃克（Robert Work）曾公開指美方將不會承認中國設於南海的防空識別區。3月31日，中國國防部發言人楊宇軍回應稱，是否劃設防空識別區取決於空中安全威脅，需考慮各方面因素，並強調相關措施是中國國家主權範圍內的事，其他國家無權指手劃腳。
此外，楊宇軍亦提及美國與菲律賓近日達成的軍事協議，並敦促有關方面摒棄強化軍事同盟的冷戰思維，在開展雙邊軍事合作的同時不針對及不損害第三方利益，並且不影響地區和平穩定。
美菲近日達成協議，美軍將以輪換駐紮方式使用5個菲方軍事基地，包括靠近中國聲稱擁有主權的南沙群島（編注：除中國外，菲律賓、馬來西亞、越南及台灣均宣稱對該群島擁有全部或部分主權；菲律賓、馬來西亞稱斯普拉特利群島，越南稱長沙群島）附近的巴拉望島空軍基地。
另一方面，奧巴馬31日與習近平會面之前，亦與日本首相安倍晉三及南韓總統朴槿惠舉行了三邊會談，並在會後舉行聯合記者會。美日韓三方同意加強合作，繼續向北韓施壓，促使北韓放棄核武研發計劃。三國元首又警告北韓若繼續挑釁，國際社會必定會施以更嚴厲制裁，並進一步孤立北韓。
但就在美日韓元首會面後不久，南韓聯合參謀本部公布，北韓於當地時間4月1日中午約12時45分向朝鮮半島東部海域發射1枚短程飛行物，飛行約100公里，懷疑為地對空導彈。分析稱，北韓此舉是要在核安全峰會召開期間，向國際社會的制裁進行抗議。
聲音
非當事國應該尊重直接當事國通過協商談判尋求和平解決有關爭議的這種權力和做法，而不應該捲入其中，那樣會使南海問題更加複雜化。回過頭來，也不符合這些非當事國的利益。