卡特在担任美国总统期间，中美两国正式建立了外交关系。1978年4月，卡特总统公开宣布：美国承认一个中国的概念，同中国建立正式的外交关系符合美国的最大利益。12月4日，中美双方达成三项协议，即：美国承认中国关于只有一个中国、台湾是中国一部分的立场，承认中华人民共和国是中国的惟一合法政府，在此范围内，美国人民将同台湾人民保持文化、商务和其他非官方关系；在中美关系正常化之际，美国政府宣布立即断绝同台湾的“外交关系”，在1979年4月1日以前从台湾和台湾海峡完全撤出美国军事力量和军事设施，并通知台湾当局终止《共同防御条约》；从1979年1月1日起，中美双方互相承认并建立外交关系，3月1日互派大使，建立大使馆。12月16日，中美两国政府同时在北京和华盛顿公布《中华人民共和国和美利坚合众国关于建立外交关系的联合公报》（简称《中美建交公报》），宣布中美两国自1979年1月1日起建立外交关系。12月31日，台湾驻华盛顿“大使馆”的旗帜降落，台湾“大使馆”正式关闭，台湾在美国14个城市的“领事馆”也同时关闭。

詹姆斯·厄尔·卡特表示，美中1979年建立外交关系，是具有世界影响的历史事件，我对为此作出的贡献，感到自豪。美国当时就承认台湾，是中国的一部分，多年来一直坚持一个中国的政策。美中政治制度不同，但可以相互包容。我对中国美好的发展前景，充满信心，并将继续推动两国关系的不断发展。

2009年1月来华出席中美建交30周年纪念活动。2010年9月来华出席中国国际友好城市大会和第四届中国芷江国际和平文化节。[1]  2012年12月13日，中共中央总书记习近平在中南海会见美国前总统卡特。[4]  会见中，习近平强调，新形势下，中美双方要不畏艰难，勇于创新，积累正能量，努力建设相互尊重、互利共赢的合作伙伴关系，开创中美构建新型大国关系新局面。2012年，卡特获得南京大学名誉博士学位。