Tống từng đảm nhiệm việc đàm phán với lãnh tụ Liên Xô Joseph Stalin về lợi ích của Liên Xô tại Trung Quốc, từng đến Moscow để thuyết phục Stalin quay lưng lại với Đảng Cộng sản Trung Quốc. Tống đồng ý với Stalin về vấn đề đường sắt Mãn Châu và nền độc lập của Triều Tiên, nhưng từ chối sự can thiệp quân sự của Nga Xô vào Tân Cương hay Mãn Châu, cũng tỏ ý rằng Trung Hoa và Liên Xô có thể "chia sẻ" Mông Cổ. Tống "nói cứng" với Stalin, đi thẳng vào vấn đề và thậm chí dùng cả người Mỹ làm chỗ dựa để ra yêu sách với Stalin. Khi Hiệp ước Trung-Xô được ký, Trung Hoa nhượng cho Liên Xô vùng Ngoại Mông, căn cứ hải quân Port Arthur (nhưng vẫn do người Trung Hoa kiểm soát về dân sự) và quyền đồng sở hữu đường sắt Mãn Châu. Tống cũng thuyết phục được Stalin thừa nhận Trung Hoa Dân Quốc là chính quyền hợp hiến duy nhất của Trung Hoa, chấp nhận viện trợ cho quân đội Trung Hoa Dân Quốc, cũng như đưa ra một thỏa thuận miệng theo đó quân đội Xô viết sẽ rút khỏi Mãn Châu. Nhưng hiệp ước của Tống ký với Stalin không chấm dứt được xung đột với phe Cộng sản, và Nội chiến Trung Hoa tiếp diễn. Stalin trước đó đã nói với người Mỹ rằng Tổng thống Roosevelt nên thông báo với Tưởng Giới Thạch về những tham vọng của Nga Xô tại Mãn Châu, tại Hội nghị Yalta, trước cả khi Stalin thông báo với Tống.