Finlandia rexeitou estas demandas e intensificou as súas peticións a Suecia, Francia e o Reino Unido de apoio militar con tropas regulares. Aínda que a longo prazo Finlandia non tiña posibilidades contra un país cincuenta veces máis grande, os informes da fronte mantiñan a súa esperanza, anticipando unha intervención da Liga de Nacións. Sinais positivos, aínda que inconstantes, dende Francia e o Reino Unido, e máis reais dende Suecia, coa cal fixera plans e preparativos ao longo dos anos 30, eran boas razóns para que Finlandia non se precipitase coas negociacións de paz.
En febreiro de 1940, o comandante en xefe finés, o mariscal Mannerheim, expresou o seu pesimismo sobre a situación militar, o que levou ao goberno a comezar negociacións de paz o 29 de febreiro, o mesmo día que o Exército Vermello comezou a atacar Viipuri (actualmente Vyborg).
Tratado
O 6 de marzo, unha delegación finesa liderada polo primeiro ministro Risto Ryti viaxou a Moscova. Durante as negociacións, o Exército Vermello atravesou as liñas de defensa finesas ao redor de Tali e estaban a piques de rodear Viipuri.
O tratado de paz foi asinado na tarde do 12 de marzo. O protocolo anexo ao mesmo estipulaba que a loita debería rematar ao mediodía segundo o horario de Leningrado, polo que os combates continuaron durante ese día.
Finlandia foi forzada a ceder case toda a Carelia finesa (co centro industrial finés, incluídos Viipuri, a segunda cidade máis grande do país, Käkisalmi, Sortavala e Suojärvi, e o conxunto da baía de Viipuri coas súas illas; en total, preto do 10% do territorio), a pesar de que grandes partes desa zona aínda estaban en poder do exército finés. As tropas e os civís que aínda se atopaban neses lugares foron evacuados ás présas cara á nova fronteira. Uns 422.000 carelianos, o 12% da poboación finesa, perderon os seus fogares.
Curiosamente, tamén había unha zona que os rusos capturaran durante a guerra que quedou en mans finesas segundo o tratado: Petsamo. Porén, o mesmo tratado estipulaba que Finlandia debía garantir libre paso para os civís soviéticos a través de Petsamo cara Noruega.
Contrariamente á crenza común, o dereito de transferencia das tropas soviéticas por ferrocarril á base de Hanko non foi garantido polo tratado de paz, pero foron demandados o 9 de xullo, despois de que Suecia comunicase o transito de tropas da Wehrmacht por ferrocarril na Noruega ocupada.
Demandas adicionais foron que todos os equipamentos e instalacións dos territorios cedidos debían ser entregados. Debido a isto, Finlandia tivo que entregar 75 locomotoras, 2.000 vagóns de tren, e un bo número de coches, camións e barcos. A área industrial de Enso, que estaba claramente no lado finés da fronteira segundo os planos do tratado, sumouse ao pouco tempo ás perdas de territorio e equipo.
A nova fronteira non foi arbitraria dende o punto de vista soviético. Antes da guerra, Finlandia era líder de produción de polpa de alta calidade, sendo esta unha importante materia prima para explosivos. Incluídas as fábricas de Enso, a Unión Soviética capturou o 80% da súa capacidade de produción.
Finlandia tivo que ceder un terzo da súa enerxía hidroeléctrica, principalmente na forma de plantas xeradoras de enerxía no río Vuoksi, que era moi necesaria en Leningrado onde a industria tiña unha escaseza dun 20% de enerxía.
A localización da nova fronteira era compatible coa doutrina de defensa soviética, que prevía levar os combates a territorio inimigo a base de contraataques e ataques preventivos. Baixo esta doutrina, a fronteira ideal non debía permitir ao inimigo ter barreiras defensivas naturais; polo que en vez de transcorrer a través de límites naturais como a baía de Viipuri ou a rexión pantanosa do istmo entre o lago Saimaa e o lago Ladoga, a nova fronteira transcorría pola cara oeste destas barreiras. Pero esas posicións eran tamén doadas de rodear por un inimigo que atacase ao Exército Vermello, como se descubriría pouco despois.
Os fineses sorprendéronse polas duras condicións do tratado. Parecía como que se perdera máis territorio na paz que na guerra, e as perdas eran dalgunhas das partes con máis valor do país:
Grandes zonas da parte máis poboada da rexión sur que conservou Finlandia conectábanse ao mundo a través do sistema de canles de Saimaa, que co tratado se cortou en Vyborg, onde se conectaba co golfo de Finlandia.
A parte sur da zona perdida era o corazón industrial do país.
Carelia era considerada o corazón e orixe da cultura finesa. Antes da Guerra de Inverno, a soberanía soviética sobre a principal parte de Carelia, e as atrocidades estalinistas alí cometidas, foran unha importante preocupación para moitos fineses. Baixo os termos do tratado, o resto de Carelia tamén se perdera. Isto foi o inicio da cuestión de Carelia.
A simpatía da opinión pública mundial semellaba ter sido de pouco valor. Unha certa decepción converteuse nunha característica común na visión dos fineses sobre outras nacións, especialmente cara ós suecos, que ofreceran as súas simpatías pero que non cumpriran as súas obrigas de prestar apoio militar.
Para ben ou para mal, os duros termos impostos aos fineses levaron a que tendesen a buscar o apoio dos Nazis, facendo que moitos habitantes do país o considerasen como unha vinganza xustificada. Ao final, isto podería ter sido unha condición necesaria para a supervivencia de Finlandia na segunda guerra mundial.
