Когда пленарные заседания возобновились 17 января (30 января) 1918 г., в Брест-Литовск прибыли уже и представители украинского советского правительства из Харькова. Троцкий информировал об изменениях в составе российской делегации в связи с вхождением в нее представителей харьковского правительства. Он также подчеркнул, что "мир, заключенный с делегацией киевского Генерального секретариата (т. е. с Радой — Ред.) ни в коем случае не может считаться миром с Украинской Республикой".
Вместе с тем, Троцкий сначала не отказал Раде в праве участвовать в переговорах. Картина стала совсем запутанной. От имени Украины выступали две противоположные силы и право обеих на участие с оговорками признавалось главой российской делегации. Ход событий давал Центральным державам возможность выбора, с какой из украинских делегаций иметь дело.
Только на следующий день, после получения телеграммы из Петрограда, Троцкий, ссылаясь на информацию о приближающемся военном крахе Центральной Рады, заявил, что вопрос об участии в переговорах делегации киевской Рады как самостоятельной делегации "относится скорее к прошлому, нежели к настоящему и будущему". В ответ представители Германии и Австро-Венгрии жестко подтвердили свою прежнюю позицию о признании полномочий делегации Рады как законного правительства Украины с 30 декабря 1917 г. (12 января 1918 г.).
27 января (9 февраля) 1918 г. страны Четверного союза подписали сепаратный мир с Центральной Радой как правительством независимой Украины. Согласно этому документу, Берлин и Вена официально согласились считать Раду единственной легитимной властью на Украине и обязались оказывать ей поддержку в борьбе против советской власти. Рада брала обязательство снабжать Центральные державы продовольствием и стратегическим сырьем. Гарантией выполнения договора послужило согласие Рады на размещение германских войск на Украине. Вопрос о Холмщине с ее смешанным польско-украинским населением откладывался до проведения там референдума. В секретном приложении к договору Австро-Венгрия обязывалась образовать в Восточной Галиции автономную украинскую область.
Заключение договора Четверного союза с Центральной Радой сильно ухудшило позиции советской делегации. В тот же день вечером 27 января (9 февраля) Кюльман фактически предъявил России ультиматум, потребовав немедленного принятия германских требований на основе "линии Гофмана". Пояснялось, что окончательная судьба территорий в западу от нее будет решена на основе двусторонних соглашений Германии и Австро-Венгрии с народами соответствующих областей.