Ngày 14 tháng 6 năm 2012, phía Việt Nam, Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng đã giao Đoàn đàm phán Chính phủ về kinh tế và thương mại quốc tế thành lập Nhóm đàm phán FTA Việt Nam – Hàn Quốc bao gồm đại diện từ các các bộ, ngành liên quan, tiến hành đàm phán với cơ quan chủ trì đàm phán là Bộ Công Thương Việt Nam, và đối tác đàm phán là Bộ Ngoại giao và Thương mại Hàn Quốc. Quá trình đàm phán chính thức khởi động vào ngày 6 tháng 8 năm 2012, hai bên đã tiến hành chín vòng đàm phán chính thức và tám phiên họp giữa kỳ, họp cấp trưởng đoàn đàm phán cho đến tháng 12 năm 2014. Các vòng đàm phán được chia cho các nhóm hàng hóa, dịch vụ, đầu tư, pháp lý – thể chế, các vấn đề về thuế quan, quy tắc xuất xứ, phòng vệ thương mại, các biện pháp kiểm dịch động thực vật (sanitary and phytosanitary measures, viết tắt: SPS),[lower-alpha 2] các biện pháp kỹ thuật (technical barriers to trade, viết tắt: TBT),[lower-alpha 3] hợp tác kinh tế; mỗi lĩnh vực đàm phán do đại diện chuyên môn của các cơ quan, tổ chức từng nước cử ra, thường từ các bộ như tài chính, đầu tư, tài nguyên và môi trường, nông nghiệp.[13]

Ở bốn vòng đàm phán đầu, từ phiên thứ nhất vào tháng 9 năm 2012 ở Seoul cho đến phiên thứ tư ở Hà Nội vào đầu năm 2014, hai nước thống nhất được các vấn đề về nguyên tắc chung, lần lượt lập hồ sơ, liệt kê và thỏa thuận tự do hóa các loại hàng nhập khẩu, tự do hóa thuế quan, bên cạnh đó, tổ chức hội thảo với sự tham gia của Bộ Công Thương, Bộ Ngoại giao, Phòng Thương mại và Công nghiệp Việt Nam (VCCI), Phòng Thương mại và Công nghiệp Hàn Quốc (KCCI) để tham khảo các đề nghị chuyên sâu của hạng mục thương mại cụ thể. Từ 20–23 tháng 5 năm 2014, tại vòng đàm phán thứ năm, Việt Nam và Hàn Quốc đồng ý về việc gia tăng tốc độ đàm phán,[14] ngoài việc nỗ lực hoàn thành các hạng mục ban đầu thì còn tiến hành đám phán về cạnh tranh, thương mại điện tử và, sở hữu trí tuệ, tổ chức bốn vòng tiếp theo trong nửa cuối năm 2014.[15] Ngày 10 tháng 12 năm 2014, sau chín vòng, hai nước ký kết biên bản thỏa thuận về kết thúc đàm phán VKFTA, tiến tới ký tắt[lower-alpha 4] vào ngày 29 tháng 3 năm 2015 tại Busan.[16] Vào ngày 5 tháng 5 năm 2015, được ủy quyền của các nguyên thủ quốc gia, Bộ trưởng Bộ Công Thương Vũ Huy Hoàng và Bộ trưởng Bộ Thương mại, Công nghiệp và Năng lượng Hàn Quốc Yoon Sang-jick đã ký kết chính thức VKFTA tại Hà Nội, Việt Nam.[17]