Năm 1968, khi đang là Phó Bí thư Trung ương Cục miền Nam, ông Lê Đức Thọ được Chủ tịch Hồ Chí Minh gọi về Hà Nội gấp để nhận nhiệm vụ là “Cố vấn đặc biệt” trong phái đoàn ngoại giao của Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa sang Paris đàm phán về hòa bình, chấm dứt chiến tranh tại Việt Nam.

Cuộc đàm phán kéo dài suốt hơn 4 năm, giữa 4 bên: Phái đoàn của chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa do đồng chí Xuân Thủy làm trưởng đoàn, đồng chí Lê Đức Thọ là cố vấn, phái đoàn của Mặt trận Dân tộc Giải phóng miền Nam Việt Nam (ban đầu do đồng chí Trần Bửu Kiếm làm trưởng đoàn, sau này bà Nguyễn Thị Bình lên thay), phía bên kia là phái đoàn của Mỹ và chính quyền Sài Gòn.
Theo thống kê, từ năm 1968 đến 1972, cuộc đàm phán đã có 201 phiên họp công khai, 45 cuộc gặp riêng cấp cao, 24 cuộc họp bí mật, 500 cuộc họp báo, 1.000 cuộc phỏng vấn… Trong đó, những cuộc gặp riêng giữa Cố vấn đặc biệt Lê Đức Thọ và Cố vấn An ninh quốc gia - Ngoại trưởng Mỹ lúc bấy giờ là Henry Kissinger được ví là những cuộc cân não lịch sử khi chiến trường tại Việt Nam đang ở thế giằng co khốc liệt.
Kể về ông Lê Đức Thọ, Ngoại trưởng Henry Kissinger nói “Ông quả là một đối thủ xứng tầm”.
Dù tình hình chiến sự liên tục biến động, nhưng trong mọi cuộc gặp riêng hay chung, ông Lê Đức Thọ luôn đi theo tôn chỉ “Dĩ bất biến, ứng vạn biến”. Cái bất biến là Mỹ phải rút quân khỏi Việt Nam, còn quân ta từ miền Bắc vào sẽ tiếp tục ở lại miền Nam Việt Nam chiến đấu đến ngày thống nhất.
Trải qua những cuộc đàm phán kéo dài trong nhiều năm, nhờ tài năng, sự kiệt xuất của ông cố vấn Lê Đức Thọ, Bộ trưởng Xuân Thủy và nguyên Phó Chủ tịch nước Nguyễn Thị Bình, năm 1973, Việt Nam đã thành công ký kết Hiệp định Paris với Mỹ, trong đó nêu rõ “Hoa Kỳ và các nước cam kết tôn trọng độc lập, chủ quyền, thống nhất và toàn vẹn lãnh thổ của Việt Nam”.
Tháng 10/1973, sau khi ký kết thành công Hiệp định Paris, ông Lê Đức Thọ trở thành người Châu Á đầu tiên được trao giải Nobel Hòa Bình, cùng với Henry Kissinger. Nhưng, ông Lê Đức Thọ từ chối.

Tờ New York Times đưa tin, ông Thọ từ chối nhận Nobel Hòa Bình với lý do, “hòa bình chưa thực sự lập lại trên đất nước tôi”. Có nhiều lý do được đưa ra, nhưng sau này trả lời báo chí, con trai ông Lê Đức Thọ nói, cha anh sẽ không bao giờ nhận giải cho cá nhân mình. Giải Nobel Hòa Bình nếu trao, chỉ nên dành cho dân tộc Việt Nam - những người đã nỗ lực đấu tranh và kiến tạo nên hòa bình.
Giải Nobel Hòa Bình năm 1973 đến nay vẫn là giải Nobel gây tranh cãi bậc nhất, bị báo chí, dư luận thế giới phản ứng, thậm chí “châm biếm” khi giải này trao cho Henry Kissinger. Tờ New York Times gọi giải này là “Nobel Chiến tranh”.
Nhiều tờ báo đưa tin, sau khi nhận giải Nobel Hòa Bình vắng mặt, Henry Kissinger đã cố gắng trả lại nhưng bị Ủy ban Nobel từ chối.