לצד שינוי איטי וזהיר זה ביחס הסיני לישראל בתחום ההצהרתי, הרי שבתחום הקשרים בין התעשיות ובמיוחד זו הצבאית, חלו במהלך שנות ה־80 שינויים משמעותיים. כבר בינואר 1975, ביקרו נציגים סיניים בביתן הישראלי בסלון האווירי בפריז והביעו התעניינות במטוס הכפיר שהוצג שם. כמה שנים מאוחר יותר- בפברואר 1979, הגיעה לבייג'ינג באופן סודי, בעזרתו ובמטוסו הפרטי של איש העסקים שאול אייזנברג, משלחת שכללה אישים בכירים מהתעשיות הביטחוניות בישראל. בעקבות משלחת זו יצאו לסין, במהלך השנים שלאחר מכן, משלחות ישראליות נוספות אשר הביאו לרכישה של מערכות נשק ישראליות על ידי סין ולהעברת ידע הדדי בתחום. הקשרים בנוגע לתעשיות הביטחוניות עם סין נשארו סודיים לאורך כל שנות ה-80, אך דלפו מדי פעם לתקשורת הזרה. הרצון הסיני בידע הנוגע לתעשיות הביטחוניות הישראליות, עורר בתחילת הדרך ויכוח פנים ממשלתי ישראלי. שר הביטחון עזר ויצמן תמך בהתלהבות במכירת ידע ואמצעים ביטחוניים לסין. לעומתו שר החוץ משה דיין חשש מהתגובה המערבית ומעתיד היחסים המיוחדים שפיתחה ישראל עם טאיוואן לאורך השנים. בסופו של דבר הכריע רה"מ מנחם בגין בעד
הקשרים הכלכליים התפתחו עם סין, בעקבות הרפורמה בכלכלת סין, שיזם דנג שיאופינג החל משנת 1978, שביקש להפוך את סין למדינה מודרנית-מתועשת. במהלך המחצית הראשונה של שנות ה-80 המדינה נפתחה לפעילות עסקית של ישראלים. תוך שנים ספורות עשרות ישראלים היו מעורבים בהקמת והפעלת פרויקטים בחקלאות, בתעשייה ובשירותים בסין.
בספטמבר 1984 הסכימו סין ובריטניה כי ב-1997 תחזור המושבה הונג קונג לריבונות סינית. ההסכם הותיר פתח להמשכת פעילות הקונסוליה הישראלית בהונג קונג גם לאחר מכן, ובכך - נוצר סיכוי לפעול בניסיון להבקיע את החומה המדינית הסינית. חנן בראון, המשנה למנכ"ל משה"ח, פנה לראובן מרחב, בעברו איש מוסד ובאותה עת איש משרד החוץ ששב מביירות ועסק בסוגיה הלבנונית. לאחר בדיקת התכנות יצא ראובן מרחב
ב-1985 לשליחותו כקונסול ישראל בהונג קונג, במהלכה טווה קשרים אפקטיביים ודיסקרטיים מועילים ביותר עם אנשי אקדמיה וממשל בסין. נקודת ציון מכרעת הייתה כאשר לקראת סיום שליחותו בספטמבר 1988, הסכימו הסינים שיבקר בסין, והגדירו אותו כ'קבוצת תיירות של איש אחד'. בביקורו פגש אנשי ממשל וקבל הסכמות עקרוניות לכינון משלחת אקדמית ישראלית בסין ובראש השנה תשמ"ט אף הפתיע את שר החוץ פרס בברכת שנה טובה טלפונית מבייג'ינג. בשובו ב 1988 מהשליחות מונה מרחב למנכ"ל משרד החוץ. הוא זכה לשקוד על הבשלת התהליך כמנכ"ל המשרד עד קיץ 1991. ישראל וסין כוננו יחסים דיפלומטיים מלאים בראשית 1992.
לצד הקשרים הצבאיים, התקיימו גם קשרים אחרים, רובם בתחומי הטכנולוגיה ומיעוטם בתחומי החברה והרוח. עד 1985, יכלו לבקר בסין רק מדענים ישראלים אשר החזיקו גם בדרכון זר כאשר החל משנה זו ובעקבות הודעה בנושא של שר המדע הסיני למקבילו הישראלי יובל נאמן, התאפשר גם למדענים בעלי דרכונים ישראלים בלבד, להשתתף בכנסים בסין. בעקבות הסרת האיסור על ביקור ישראלים בסין התהדק שיתוף הפעולה בין המדינות והתרחב לתחומים נוספים ובראשם פרויקטים הנוגעים לאנרגיה סולרית ולחקלאות. ב־1987 חלה התקדמות נוספת בקשרים בין שתי המדינות כאשר הותר לתיירים ישראלים לבקר בסין.
בשנת 1988 החליט ראש הממשלה שמעון פרס להקים חברה ממשלתית חשאית בשם קופקו, על מנת להקים ולחזק קשרי מסחר בין חברות ישראליות לחברות סיניות. עמוס יודן נבחר על ידי הקבינט להוביל את היחסים בשם מדינת ישראל.
קשרים אלה היו פרי הפעילות המדיני הישראלית הדיסקרטית וארוכת הטווח. נדרשה לכך סבלנות "סינית" - לאורך שנות ה-80 התמידה סין בסירובה לכונן קשרים דיפלומטיים מלאים עם ישראל וטענה כי אלו יתאפשרו רק לאחר פתרון 'השאלה הפלסטינית' ונסיגת ישראל מכל השטחים. לאורך תקופה זו, המשיכה סין להכחיש את היקף הקשרים שלה עם ישראל וטענה כי אלו נשמרים ברמה הלא ממשלתית תוך הקפדה על המדיניות הסינית העקבית המבדילה בין 'ישראל' ל'ישראלים'. כתוצאה מיחסים נסתרים אלו, הרוויחה סין אספקה של ידע טכנולוגי וצבאי במחיר נמוך, אותו לא יכולה הייתה לקבל ממדינה מערבית אחרת, וזאת ללא 'תשלום' המחיר הכרוך בקשרים גלויים עם ישראל. לעומת עמדה סינית זו, ישראל מצידה הודיעה רשמית ב-1987 על רצונה ביחסים דיפלומטיים מלאים עם סין. בדצמבר 1989, חל מפנה מסוים במדיניות הסינית הגלויה כאשר נשיא סין יאנג שאנג קון, הודיע כי סין תשקול כינון קשרים עם ישראל אם זו תשנה את 'עמדתה הנוקשה' כלפי תהליך השלום. בכך הסירה סין את הנסיגה המלאה של ישראל מהשטחים כתנאי הכרחי לכינון יחסים דיפלומטיים בין המדינות אך עשתה זאת במקביל להעלאת דרג הנציגות של אש"ף בבייג'ינג לדרגת שגרירות. ציוני דרך אלה היו בהמשך לפעילות הדיסקרטית של נציגות ישראל בהונג קונג החל מ-1985.
השלב הרביעי: קשרים חיוניים ודיפלומטיים מלאים, 1992 עד 2017.
המחאות בכיכר טיין-אן-מן ב־1989 יצרו אווירה עוינת כלפי סין, אשר הגבירה את הצורך שלה בחיזוק קשרים עם מדינות מערביות אשר מעוניינות בכך, ובהן ישראל. סין החלה להאמין בשלב זה כי הידוק הקשרים עם ירושלים יחזק את מעמדה בעיני ארצות הברית ואירופה, ויאפשר לה נגישות עסקית רבה יותר אליהן. כינון היחסים המלאים בין סעודיה לסין ביולי 1990, לצד כינון היחסים בין ברית המועצות לישראל באותה עת, ומדיניות ההבלגה של ישראל בעת מלחמת המפרץ הגבירו גם הם את ביטחונה של סין באפשרות כינון קשרים מלאים עם ישראל. כל זאת לצד המאמץ המדיני השקט לאורך שנות השמונים מצידה של ישראל. מנכ"ל משרד החוץ הישראלי הוביל את התהליך שהבשיל לכדי הקמת משרדי קישור אקדמי ומדעי בין המדינות בתל אביב (1989) ובבייג'ינג (1990). לנציג הדיפלומטי הבכיר של ישראל בסין מונה זאב סופות, ששנתיים לאחר מכן היה לשגריר הראשון במדינה.
לתהליכים אזוריים הייתה תרומה משמעותית להבשלת ההחלטה של סין לנרמל את יחסיה עם ישראל – סיום המלחמה הקרה והתהליכים המרכזיים במזרח התיכון בראשית שנות ה-90, כשבראשם מלחמת המפרץ וועידת מדריד. תהליכים אלו החלישו את החזית הערבית המאוחדת נגד ישראל, פגעו במעמדו של יאסר ערפאת (בשל תמיכתו בסדאם חוסיין) והאיצו את הדרך לקשירת הקשרים בין המדינות, במיוחד לאור הדרישה הישראלית כי רק מדינות להן קשרים מלאים איתה יוכלו להיות מעורבות בתהליך המדיני המתפתח. ב־9 בנובמבר, ימים ספורים לאחר תום ועידת מדריד, ביקר בחשאי שר הביטחון משה ארנס בסין. אירוע זה נחשב לביקור רם הדרג הגבוה ביותר, של דמות ישראלית, בסין עד אז. כחודש לאחר מכן, בדצמבר 1991, נמנעה סין בהצבעה בעצרת האו"ם לגבי החלטה 4686 אשר ביטלה את ההשוואה בין ציונות לגזענות. הימנעות זו של סין סימנה שינוי במדיניותה הפורמלית האנטי-ישראלית הקיצונית עד אז, אך נחשבה כמאכזבת מבחינת ישראל לאור העובדה ש-111 מדינות תמכו בהצעה המתקנת, ואפילו מדינות כמו מצרים וכווית בחרו להימנע בה. למרות זאת, זמן קצר לאחר ההצבעה באו"ם, ב-24 בינואר 1992, נערך טקס החתימה בדבר כינון יחסים דיפלומטיים בין ישראל לסין. בעקבות החתימה, הוחלפו שגרירים בין המדינות ובספטמבר של אותה השנה החלו טיסות אל על להגיע לבייג'ינג.
מאז כינון היחסים הדיפלומטיים, היחס של האליטה הסינית כלפי ישראל הוא אמביוולנטי. מחד, קיים יחס של כבוד והערכה כלפי ישראל, הן בשל עובדת היותו של העם היהודי - עם בעל שורשים עתיקים בדומה לזה הסיני, והן בשל הישגיה המרשימים של ישראל בתחומים רבים, ובעיקר הטכנולוגיה, החקלאות והביטחון. מאידך, קיים ריחוק תרבותי הרואה בישראל גורם זר באסיה, בעל קשרים הדוקים מדי עם ארצות הברית, דבר המעורר ספקנות וחשדנות אצל הסינים. אלו התגברו מאוד בעקבות משבר הפאלקון בשנת 2000.
מהצד השני, הבנק המרכזי של סין, בנק אוף צ'יינה, היווה צינור להעברת כספים רבים למימון הטרור של ארגון חמאס בשנות אינתיפאדת אל אקצה, דרך חשבונות ערביים. ישראל שלחה לסין מחאות רבות נגד התופעה, אך זו התעלמה מהן. המפנה הגיע בשנת 2006, עת משפחה אמריקאית שבנה נרצח בפיגוע של חמאס, תבעו את החברה בארצות הברית באשמת סיוע לארגון טרור. התביעה התבססה על ההזהרות והמחאות הרבות שישראל שלחה לסין בעניין, ולכן, בית המשפט האמריקאי פנה לישראל וביקש ממנה עדות על המחאות. בנימין נתניהו, ראש הממשלה בישראל בזמן הבקשה, הודיע שישלח נציג רשמי של משרד הביטחון, עוזי שעיה, כדי לתמוך בתביעה (יותר מאוחר, גם בכירים נוספים הודיעו שיהיו מוכנים להעיד, ובראשם: מאיר דגן, ויעקב עמידרור). מאותו הרגע, החל מסע לחצים אדיר של סין על ישראל להימנע מהעדות כדי שלא לפגוע בבנק שלה, תוך איומים מפורשים לניתוק היחסים. לבסוף, ישראל נכנעה בפני הלחץ והודיעה שהיא לא תשלח אף נציג להעיד במשפט.