到4月10日的第五次会谈，伊藤博文提出对李鸿章所提交的中方和约修正案的最后修正案（改定条款节略），并要求在13日期限之前给予“‘允’与‘不允’之明确答复”（注:《日本外交文书》第28卷第2册，第405-415页。）。第二天即4月11日，伊藤博文再度致函李鸿章，说明日本方面已经做出相当让步，并要求李鸿章与清政府必须于13日以前给予答复，否则战争之结果将难以预料云云（注:《日本外交文书》第28卷第2册，第357-358页；〔日〕春亩公追颂会编《伊藤博文传》下卷，第185-186页。），实际上是一种最后通牒式要挟。于是，李鸿章于4月12日复函伊藤博文，指出日方要求多有“与独立国之君主权大相抵触者”（注:《日本外交文书》第28卷第2册，第358-361页；〔日〕春亩公追颂会编《伊藤博文传》下卷，第187-190页。前者收录日文及英文函稿，后者则仅录日文函稿。），仍是希望进一步协商。伊藤博文遂于4月13日复函李鸿章，明确表示日方已经为“媾和而做出最极限之让步”，因而拒绝对其“再做审议”（注:《日本外交文书》第28卷第2册，第361-362页；〔日〕春亩公追颂会编《伊藤博文传》下卷，第191-193页。），是为第17函。正是经过上述的艰难折冲与幕后交涉，4月17日李鸿章与伊藤博文正式签署《马关条约》，近代中日关系亦由此而发生根本性的转变。

到4月20日，日本明治天皇立即批准该条约，伊藤博文遂于当天致电业已乘船回国的李鸿章以通报此事，并要求“清国皇帝陛下亦同样对此加以批准”（注:《日本外交文书》第28卷第2册，第438页；前揭《中日战争》第十册，第349页。）。此后直到同年7月6日的两个多月期间，李鸿章与伊藤博文还曾有过多次电报往复，就《马关条约》之批准、台湾交割以及日军进驻威海卫等问题进行具体协商与处理（注:参见《日本外交文书》第28卷第1册，第651-653页；《日本外交文书》第28卷第2册，第450-451、454-455、460、560-564页；前揭《中日战争》第十册，第17-18、356-357、360、365-366、452-453页。按上述各电，多为英文并附有日译稿，而前揭《中日战争》第十册仅翻译并收录其日译稿，至于仅有英文电文者则并未翻译及收录。），而这些往返返电报均不能算做两人之间的往来书信。1895年7月25日，李鸿章从天津向伊藤博文发出英文署名函，请求协商修改《马关条约》所附《另约》第二款限制清军于威海卫驻军的内容（注:《日本外交文书》第28卷第1册，第655-657页。有关《马关条约》所附《另约》第二款的内容，则参见王铁崖编《中外旧约章汇编》第一册，第618页；《日本外交文书》第28卷第2卷，第366-367、378页。）。对此，伊藤博文迟至近两个月后的9月11日才复以英文署名函，声称上述条约之中、日、英文本均有同等效力，因此拒绝对条约规定内容进行任何修改（注:《日本外交文书》第28卷第1册，第661页。）。当时，李鸿章已经奉旨进京“入阁办事”，日本临时代理外务大臣西园寺公望遂电令驻华公使林权助在北京将该英文函直接递交给李鸿章，（注:《日本外交文书》第28卷第1册，第662页；前揭《中日战争》第十册，第23页。）这也是目前所见李鸿章与伊藤博文之间的最后一封书信。

此后，李鸿章还曾在1898年9至10月间伊藤博文访华之际与之有过接触（注:参见〔日〕春亩公追颂会编《伊藤博文传》下卷，第394-402页；蔡乐苏、张勇、王宪明:《戊戌变法史述论稿》，清华大学出版社，2001年，第829-857页。），而两人之间已不见书信往来，应能认定两人之间维持十年之久的书信联系至此而基本结束。在中日两国交换《马关条约》批准书后的1895年8月，李鸿章即被免去曾担任25年之久的直隶总督兼北洋通商大臣职，奉旨入阁办事，“不管部务，实等投闲置散”（注:雷禄庆:《李鸿章年谱》，台湾商务印书馆，1977年，第534页。），从而也离开了能够对中日两国关系产生重大影响的职位。因此，他与伊藤博文之间具有政治外交意义的书信联系随之结束，也可以说是不足为怪。