彭德怀准备离京的时候，细心的周恩来为保障彭德怀赴板门店签字的安全花费了不少精力，还亲自指示公安部挑选了4名身强力壮、经验丰富的局、处级干部担任现场保卫。周恩来考虑，历来停战多半是一方完全胜利，一方彻底失败，所谓签字，不过是履行投降与受降手续，而朝鲜的这次停战签字，双方都并非以失败者出现在会场上，谁能知道在这种情况下会发生什么事情。
27日上午10时，双方谈判首席代表——中朝方面是南日大将，美方是哈里逊中将，在板门店宽敞的会谈大厅里，签署了《朝鲜停战协定》和《关于停战协定的临时补充协议》两个文件。在板门店签字的虽然不是双方的司令官，但是签字的法定正式时间是从这时算起。板门店签字完毕，根据停战协定中“签字以后12小时正式生效”的条款，到27日晚10时，双方必须停止一切进攻和射击。
朝鲜停战协定签字的当天，金日成司令官和彭德怀司令员向朝鲜人民军和中国人民志愿军发布了停战命令，命令自1953年7月27日晚10时起，即从停战协定签字后的12个小时起，全线完全停火。停战协定生效72小时内，全线一律自双方已宣布的军事分界线后撤2公里，并一律不准再进入非军事区一步。要求全军保持高度警惕，坚守阵地，防止来自对方的任何侵袭和破坏活动。“联合国军”总司令克拉克却在对其所属人员发表的文告中说：协定签字并不意味着立即或早日从朝鲜撤退。冲突还没有结束，要保持他们的实力。李承晚则发表声明：“我反对签订停战协定。”