Det er uklart, hvor tæt parterne er på en aftale om Irans atomprogram, men Frankrig taler om "få meter".
Iran og seks stormagter arbejder på overtid for at få en aftale på plads om Irans omstridte atomprogram.
Onsdag aften meddelte USA's udenrigsminister, John Kerry, at han bliver i den schweiziske by Lausanne i hvert fald til torsdag morgen, siger hans talsperson.
Også den franske udenrigsminister, Laurent Fabius, er på vej tilbage til mødet i Lausanne, meddeler Frankrigs udenrigsministerium ifølge nyhedsbureauet AFP, og ifølge Fabius er forhandlingen trådt ind i den absolut sidste, men sværeste fase.
- Vi er få meter fra målstregen, men vi ved alle, at de sidste meter også er de sværeste, siger han til journalister i Lausanne kort før midnat, da han ankom til Schweiz.
Den tyske udenrigsminister, Frank-Walter Steinmeier, sagde tidligere på dagen, at Fabius ville komme tilbage til Lausanne og slutte sig til John Kerry og den britiske udenrigsminister, Philip Hammond, "når forhandlingerne går ind i beslutningsfasen".
I løbet af aftenen har forhandlere meldt om fremskridt, men stadig ingen enighed.
Steinmeier siger, at der er kommet "nye forslag", og at forhandlerne først torsdag morgen kan vurdere situationen, skriver det tyske nyhedsbureau dpa.
En højtstående forhandler siger til det russiske nyhedsbureau Tass, at der ikke kommer til at blive nedfældet nogen aftale på papir, inden klokken passerer midnat.
- Der vil helt afgjort ikke komme noget dokument i dag. Vi har ikke tid til at få detaljerne på plads, siger kilden til Tass.
Den fastsatte frist for en rammeaftale udløb formelt tirsdag aften ved midnat.
Forhandlingerne foregår mellem Iran på den ene side og de fem faste medlemmer af FN's Sikkerhedsråd - Frankrig, Storbritannien, USA, Kina og Rusland - samt Tyskland på den anden side.