بعد از توافقی که در لندن برای تشکیل کنسرسیوم حاصل آمد مذاکرات به تهران منتقل شد. در این دور مذاکرات در واقع چهار گروه مذاکره‌کننده وجود داشت. گروه اول با ریاست دکتر «امینی» و عضویت «نوری اسفندیاری» از سازمان برنامه و «قلی بیات» مدیرعامل شرکت ملی نفت ایران. «هوارد پیج» معاون رییس هیات‌مدیره شرکت استاندارداویل نیوجرسی رییس تیم مذاکره‌کننده کنسرسیوم بودند. «سر راجر استیون» سفیر بریتانیا در ایران هم رهبری تیم مذاکره‌کننده بریتانیا را به عهده داشت. کنسرسیوم بین‌المللی بر این دیدگاه بود که اداره نفت را او برعهده گیرد و کنسرسیوم بین‌المللی در لندن به ثبت برسد ولی خواست نمایندگان ایران این بود که کنسرسیوم بین‌المللی به عنوان کارگزار و نماینده شرکت نفت ایران عمل کند و در ایران نیز ثبت بشود. بعد از چهار ماه مذاکره فشرده از جمله بر سر اداره عملیات نفتی و مکان ثبت کنسرسیوم سرانجام موافقتنامه نفت در ایران در اواخر شهریور 1333 (19 سپتامبر 1954) امضا شد. یک ماه بعد قرارداد در مجلس شورا و سپس مجلس سنا تصویب شد و روز بعد به امضای «محمدرضا» شاه رسید. همان‌طور که گفته شد شرایط پیشنهاد مشترک چرچیل- ترومن به مراتب از قرارداد
کنسرسیوم بهتر بود، زیرا قرارداد کنسرسیوم از سه نظر با قانون ملی کردن نفت منافات داشت: عدم اعمال حاکمیت بر منابع ملی، بلند بودن مدت قرارداد و نحوه تسهیم منافع با کنسرسیوم. در هر حال دولتی که با کودتای امریکایی- بریتانیایی سرکار آمده بود نمی‌توانست بهتر از این عمل کند و همان‌طور که ملاحظه خواهد شد شرکت نفت ایران- انگلیس در موضوع غرامت نیز تا حدود زیادی کار خود را پیش برد. از ویژگی‌‌های اصلی قرارداد آن بود که کنسرسیوم یک هلدینگ به نام شرکت‌کنندگان نفت ایران با مسوولیت محدود (Iranian Oil Participants) در لندن تشکیل می‌داد. این هلدینگ در واقع به‌مثابه شرکت مادر دو شرکت عامل بود که بر اساس قوانین هلند تاسیس شده و تحت قوانین آن کشور عمل می‌کردند. این دو شرکت عامل شرکت‌هایی بودند که در ایران ثبت شده و باید در جنوب ایران یکی فعالیت‌های بالادستی اکتشاف و تولید نفت و دیگری فعالیت‌های پالایشگاهی را انجام می‌دادند و مدیران عامل ایرانی می‌داشتند. این دو شرکت باید از سوی شرکت ملی نفت ایران (NIOC) عمل می‌کردند که در واقع صاحب دارایی نفت بود. یک شرکت دیگر کنسرسیوم، تحت نام خدمات نفت ایران با مسوولیت محدود، در لندن تشکیل
می‌شد. وظایف این شرکت عرضه ماشین‌آلات و تجهیزات و خدمات مهندسی و کارکنان غیرایرانی مورد نیاز شرکت‌های عامل در فعالیت‌های بالادستی و پایین‌دستی نفت ایران بود. علاوه بر مالکیت صنعت نفت در منطقه مورد توافق، شرکت ملی نفت ایران مسوولیت مدیریت تسهیلات غیراساسی و زیرساخت‌ها مانند آموزش‌های صنعتی، حمل و نقل عمومی، نگهداری جاده‌ها، خانه‌های سازمانی و مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی و تسهیلات اجتماعی را به عهده داشت. علاوه بر آن شرکت ملی نفت ایران مدیریت نفت‌شاه و تاسیسات پالایشگاه کرمانشاه و توزیع فرآورده‌های نفتی در بازارهای داخلی را به عهده داشت.
مدت زمان قرارداد کنسرسیوم 25 سال بود با امکان افزایش سه دوره پنج ساله پس از پایان دوره 25 ساله با حداکثر زمان 40 ساله. در هر دوره تمدید وسعت اراضی در اختیار کنسرسیوم کاهش پیدا می‌کرد به طوری‌که در دوره پنج ساله سوم تنها نصف اراضی اولیه (100000 مایل مربع) در اختیار کنسرسیوم باقی می‌ماند. سودی که از فعالیت‌های نفتی مورد توافق به دست می‌آمد به طور مساوی بین دولت ایران و کنسرسیوم تقسیم می‌شد که در تناسب و سازگاری با قراردادهای تسهیم 50-50 سود فعالیت‌های نفتی در سایر کشورهای منطقه بود. در واقع به لحاظ مالی قرارداد تفاوت زیادی با دیگر قراردادهایی که در خاورمیانه بسته شده بود نداشت، زیرا درآمد ایران از 50-50 عایدات نفت تجاوز نمی‌کرد. در موضوع غرامت، شرکت نفت از ایران 25میلیون پوند استرلینگ (70میلیون دلار براساس نرخ ارز وقت) در 10 قسط مساوی دریافت می‌کرد. این مبلغ با لحاظ 49 میلیون پوند استرلینگ که ایران ادعا می‌کرد باید از سوی شرکت نفت بابت حق‌السهم ایران از عملکرد شرکت در سال 1950 پرداخت می‌شد، در واقع به 73میلیون پوند می‌رسید. علاوه بر آن شرکت نفت انگلیس- ایران 4/32میلیون پوند استرلینگ (معادل 90میلیون دلار) به
عنوان سرقفلی (Key money) از سایر اعضای کنسرسیوم در سال اول در سه قسط دریافت می‌کرد به اضافه 10سنت برای هر تن نفت تولید شده تا زمانی‌که 510میلیون دلار (معادل 182میلیون لیره استرلینگ) پرداخت شده باشد. اصل تنصیف سود بین دولت و کنسرسیوم در قرارداد 1333 (1954 میلادی) پذیرفته شده بود و بنابراین درآمد حاصل از فروش نفت به شرکت‌های بازرگانی و وجوه دریافتی دو شرکت عامل باید به دو قسمت تقسیم می‌شد. درآمد دولت ایران شامل مالیات بر درآمد و 5/12درصد بهره مالکانه باید به 50درصد کل درآمد قبل از پرداخت مالیات‌ها به دولت‌های خارجی می‌رسید. به تدریج یک سلسله اصلاحاتی در رابطه مالی دولت با کنسرسیوم انجام گرفت که درآمد دولت از محل نفت را افزایش داد. یک اصلاح به بهره مالکانه مربوط بود که قبلا در مالیات دولت لحاظ می‌شد. با توجه به مفهوم آن و نحوه عمل در صنعت نفت امریکا، که بهره مالکانه جزو هزینه تولید محسوب می‌شود، بهره مالکانه به هزینه تولید برده شد. این تفاهم در نتیجه مذاکرات رییس اوپک، آقای فواد روحانی که ایرانی و از شرکت ملی نفت ایران بود، با شرکت‌های نفت به‌دست آمد. در نتیجه بهره مالکانه جزو هزینه تولید به حساب آمد و این
روش محاسبه درآمد دولت ایران را چند درصد افزایش داد.
