乒乓外交在中美關系突破過程中起過重要作用，被譽為“小球推動大球”。而邀請美國乒乓球隊訪華，正是毛澤東主席作出的英明決策。
    1971年春，第三十一屆世界乒乓球錦標賽在日本名古屋舉行。比賽期間，中國隊與美國隊曾多次相遇。當中國隊獲得男子團體冠軍之后，中美兩國運動員在游覽時又碰到了一起。爽朗的美國青年笑著問：“聽說你們已邀請我們的朋友（指加拿大隊和英國隊）去你們國家訪問，什麼時候輪到我們啊？”中國代表團團長趙正洪答道，會有機會的。此后，中國乒乓球選手庄則棟與美國選手科恩在乘車時主動交談，並送他一塊中國杭州織錦留作紀念，此事又被當地各大媒體突出報道。中國隊的友好態度，深深觸動了美國代表團副團長哈裡森，他來到中國代表團駐地，提出訪華要求，代表團立即向國內報告。
    4月3日，外交部和國家體委就是否邀請美國乒乓球隊訪華問題寫報告給周恩來總理，報告認為目前時機尚不成熟，其依據是，在1960年2月中美大使級第九十六次會談和以后的幾次會談中，美方曾企圖繞開中美之間的核心問題台灣問題而提出開展互派記者等民間活動。中方在第100次會談中提出台灣問題不解決，其他問題都不談的原則，這成為11年來一直遵循的原則。其次，當時美國還在侵略越南、老撾和柬埔寨，威脅我國安全，中美處於敵對狀態。第三，不少人認為，美國人要來應首先派高級人物來，而不是乒乓球隊。4日，周恩來將圈閱后的報告送毛澤東審批。
    毛澤東把文件壓了3天，反復考慮后還是在報告上畫了圈，同意上報的意見。然而，在報告退回外交部后，毛澤東仍在反復斟酌這件事，他聯系到自1969年8月起尼克鬆通過巴基斯坦總統葉海亞·汗和羅馬尼亞總統齊奧塞斯庫不斷傳遞過來的信息和美國在對華關系上採取的鬆動措施，看出了美國是真的想在中美關系上取得突破，以改變在美蘇爭霸中蘇攻美守的被動局面。蘇聯在中蘇邊境陳兵百萬，對中國安全構成嚴重威脅，中美有共同的戰略利益。這個時候的形勢已不同於1969年8月以前，更不同於1960年。在邀請美國官方高層領導人訪華以前，邀請美國民間人士先來中國，既可加深中美兩國人民之間的友誼，又可造成中美和解的氛圍，以利於官方高層交往。現在美國乒乓球隊要求訪華，是一個極好的時機。於是他立即要身邊的工作人員吳旭君趕快通知外交部，邀請美國乒乓球隊訪華。此時的毛澤東已按習慣服用了安眠藥，准備就寢。毛澤東曾交待身邊工作人員，在他服用了安眠藥后說的話不算數。這讓吳旭君十分為難：現在主席說的算不算數呢？她遲疑著沒有動身。毛澤東看見她沒有動，就催她：“你怎麼還不動身呀？”吳旭君試探著反問：“主席！你剛才說了什麼呀？”毛澤東又復述了一遍。吳旭君還不放心，又說：“主席！你以前說過，你服了安眠藥以后說的話不算數，這次算不算數呀？”毛澤東把大手一揮：“算數，趕快辦！要不就來不及了。”吳旭君立即把毛澤東的決定通知了外交部。外交部負責同志及時把毛澤東的決定告訴周恩來，周恩來立即給中國代表團發去緊急指示。
    美國代表團收到邀請后一片歡騰。美國國務院接到駐日本大使館《關於中國邀請美國乒乓球隊訪華的報告》后，立即向白宮報告，認為這次邀請的用意“起碼有一部分是作為回答美國最近採取的主動行為的一種姿態”。尼克鬆總統在深夜得知這一消息后，立即指示發加急電報給美國駐日大使，通知他白宮的意見是：乒乓球運動員務必去北京。接著他召開國家安全特別會議，進一步研究了對華政策。事后尼克鬆說：“我從未料到對中國的主動行動會以乒乓球隊訪問北京的形式得到實現。”
    美國乒乓球隊於當年4月10日到中國訪問，與中國隊進行了友誼比賽，參觀了清華大學、故宮、頤和園、天安門廣場、長城。4月14日周恩來總理接見了他們，用“有朋自遠方來，不亦樂乎”這句話來表達對美國隊的歡迎之情。4月17日，美國乒乓球隊帶著中國人民的友好情誼離開中國。4月21日，周總理乘著“乒乓外交”的東風，通過巴基斯坦總統葉海亞·汗給美國白宮傳去口信，提出中方願在北京接待美國總統特使或總統本人，以討論解決美國從台灣撤軍這個根本問題。隨后雙方又進行了幾次傳話，終於實現了1971年7月美國總統國家安全事務助理基辛格博士的秘密訪華，為尼克鬆總統1972年2月的中國之行打下了基礎。
    參與過打開中美關系的美國前助理國務卿霍爾德裡奇在他的回憶錄中寫道：“乒乓外交”是一項富有戲劇性的、啟示性的外交舉措，它體現著中國領導人的某種個性：精明老練、聰明過人、富有智慧，有“小中見大”的戰略謀劃意識。