3月31日，美国总统奥巴马与中国国家主席习近平趁着2016年核安全峰会的空档时间举行了双边会晤，这也是中美两国元首今年首次会晤。两人谈及朝鲜半岛核问题，就寻求共同推动半岛无核化达成共识。会晤后，双方又发表了《中美核安全合作联合声明》。
在《联合声明》中，双方宣布共同致力于通过减少核恐怖主义威胁，营造和平稳定的国际环境，并提升全球核安全体系，以实现各方共赢及共同安全局面；并同意加强打击核走私活动，及提升放射源贮存的安全措施，以防止恐怖分子获取核及放射性材料。声明也公布，早在今年2月20日，中美已于瑞典举行了首次双边核安全对话，并计划继续开展年度双边对话，以便就防止核恐怖主义加强合作，并继续落实核安全峰会目标。
中国外交部副部长郑泽光于核安全峰会中国代表团新闻发布会上，透露了中美元首会晤时谈及的相关议题。据郑泽光称，习近平于会晤时指出，中国将继续与美国努力建构新型大国关系，实现不冲突不对抗、相互尊重、合作共赢；奥巴马则形容，美中关系是世界上最重要的双边关系，期望两国继续合作在可持续及积极的轨道上向前发展。
一如外界所料，奥巴马与习近平亦谈到朝鲜半岛核问题。习近平强调，中方反对朝鲜发展核武器，并会致力通过和平方式实现半岛无核化，并呼吁各方共同努力，将半岛核问题早日拉回对话谈判的轨道。但习近平亦重申中国坚决反对美国以应对朝鲜为理由，计划于韩国部署萨德反导弹系统（THAAD），形容相关措施“损人不利己”。
中方坚决反对美国在韩国部署萨德反导弹系统，因为这样的部署将会损害中国国家安全的利益，也会损害地区的战略平衡，损人不利己。所以我们敦促美方，不要推进在韩国部署这样的系统。
郑泽光还透露，奥巴马与习近平亦就台湾及西藏、南海争议等敏感议题交换了意见。习近平重申中国在台湾问题上的原则立场，要求美方坚持“一个中国”政策，维护两岸关系和平发展；奥巴马则回应指，美方将继续慎重妥善处理有关问题。
对于南海问题，习近平向奥巴马重申，中国坚定维护在南海的主权和相关权利，并致力维护南海地区和平稳定。他又强调中国尊重各国依据国际法享有的飞航自由，但不会接受任何以航行自由为借口，损害中国国家主权及安全利益的行动。
日前，美国副国防部长沃克（Robert Work）曾公开指美方将不会承认中国设于南海的防空识别区。3月31日，中国国防部发言人杨宇军回应称，是否划设防空识别区取决于空中安全威胁，需考虑各方面因素，并强调相关措施是中国国家主权范围内的事，其他国家无权指手划脚。
此外，杨宇军亦提及美国与菲律宾近日达成的军事协议，并敦促有关方面摒弃强化军事同盟的冷战思维，在开展双边军事合作的同时不针对及不损害第三方利益，并且不影响地区和平稳定。
美菲近日达成协议，美军将以轮换驻扎方式使用5个菲方军事基地，包括靠近中国声称拥有主权的南沙群岛（编注：除中国外，菲律宾、马来西亚、越南及台湾均宣称对该群岛拥有全部或部分主权；菲律宾、马来西亚称斯普拉特利群岛，越南称长沙群岛）附近的巴拉望岛空军基地。
另一方面，奥巴马31日与习近平会面之前，亦与日本首相安倍晋三及韩国总统朴槿惠举行了三边会谈，并在会后举行联合记者会。美日韩三方同意加强合作，继续向朝鲜施压，促使朝鲜放弃核武研发计划。三国元首又警告朝鲜若继续挑衅，国际社会必定会施以更严厉制裁，并进一步孤立朝鲜。
但就在美日韩元首会面后不久，韩国联合参谋本部公布，朝鲜于当地时间4月1日中午约12时45分向朝鲜半岛东部海域发射1枚短程飞行物，飞行约100公里，怀疑为地对空导弹。分析称，朝鲜此举是要在核安全峰会召开期间，向国际社会的制裁进行抗议。
声音
非当事国应该尊重直接当事国通过协商谈判寻求和平解决有关争议的这种权力和做法，而不应该卷入其中，那样会使南海问题更加复杂化。回过头来，也不符合这些非当事国的利益。