단독 및 확대정상회담 이후 오찬을 함께한 두 정상은 이후 예정에 없었던 정상회담 합의문 서명식을 가졌다. 트럼프 대통령은 합의문 서명장소에 들어서며 “이 문서는 굉장히 포괄적인 내용을 담고 있다”며 “그 누구도 예측하지 못할 수준으로 만족스럽다”고 밝혔다. 이에 대해 김위원장도 “중대한 변화를 볼 것”이라며 “오늘은 굉장히 역사적인 만남이다”라고 화답했다. 북·미정상회담 합의문의 주요 내용은 다음과 같다.
1. 북한과 미국은 평화와 번영을 위한 양국 국민의 희망에 따라 새로운 북미관계를 수립한다.
2. 미국과 조선민주주의인민공화국은 한반도에서 지속적으로 안정적인 평화체제를 구축하기 위한 노력에 동참할 것이다.
3. 2018년 4월 27일 판문점 선언을 재확인하면서 조선민주주의인민공화국은 한반도의 완전한 비핵화를 위해 노력한다.
4. 미국과 북한은 이미 확인된 전쟁 포로 유골의 즉각적인 송환을 포함해 전쟁포로와 실종자의 유해 복구를 약속한다.