Negocjacje przyszłego porozumienia trwały od 7 maja 1920. Traktat podpisano 12 lipca (Litwa ratyfikowała go 6 sierpnia) tegoż roku. Ze strony sowieckiej podpisali go: Adolf Joffe, Leonid Obolenski i Julian Marchlewski, ze strony litewskiej , Petras Klimas, Szymon Rosenbaum, Juozas Vailokaitis i Vytautas Račkauskas. Wymiana dokumentów ratyfikacyjnych nastąpiła w Moskwie 14 października. Rosja Sowiecka uznała niepodległość Litwy i jej granice obejmujące m.in. Wilno, Grodno i Lidę. Traktat nie regulował granicy między Litwą a Polską (szczegółowo – nie regulował przynależności Suwałk ani Augustowa), pozostała ona do ustalenia w ewentualnym traktacie polsko-litewskim, podobnie jak przebieg granicy litewsko-łotewskiej w traktacie między stronami (Art. II, uwaga 1 traktatu). Polska nie uznała traktatu litewsko-sowieckiego;