12日4日，蒋介石由洛阳乘专车再度去西安。与此同时，蒋系高级将领蒋鼎文、陈诚、卫立煌、陈继承、朱绍良、陈调元、万耀煌、邵元冲、钱大钧等十几员大将，以及南京政府大员蒋作宾、张冲、蒋百里等接踵而至，麇集西安。蒋的嫡系军队也纷纷开进潼关，最新式的战斗机一队队飞到西安机杨降落。一时间，西安城火药味十足，天空飞机隆隆，街上战车奔驰，蒋系特务、宪、警趾高气扬。蒋介石更是踌躇满志。
次日，蒋介石召见东北军和十七路军师以上军官分别谈话，要他们听从他的命令，继续彻底“剿共”。军官们表面上唯唯诺诺，口称服从命令，谁也不敢说心里话。蒋介石又产生了错觉，以为东北军和十七路军还是可以供他驱使的。于是，他便和张学良、杨虎城摊牌，向他们提出两个办法，逼迫他们明确表态。一是服从“剿共”命令，将东北军和十七路军全部开向陕北前线，向陕北红军“进剿”，中央军在后面接应督战；二是若张、杨不服“剿共”，则将东北军调到福建，十七路军调到安徽，将陕甘两省让给中央军“剿共”。
张、杨当然不愿接受第一个办法。但他们又深知照第二个办法，两军一旦离开西北，离开红军，三位一体解体，必将为蒋介石所消灭，那无异是自投陷阱，自取灭亡。蒋介石气势汹汹地逼迫张、杨作最后的选择，毫无其他通融的余地。
张、杨协商决定，再对蒋介石善劝，尽力说服他停止内战，一致抗日，如果软的不行，只好来硬的，把他扣起来，挟天子以令诸侯。
张学良来到华清池，蒋屏退左右。张学良道：“当前的国内形势只有先对外，一致抗日，才不负全国人民所望，才是国家唯一图存的道路；全体东北军，特别是中下级军官和士兵抗日情绪激昂，前线各部队准备自动组织援绥抗日，我自己也可亲自上前线指挥；为领袖着想，不能不披肝沥胆相劝。
……”
张说话问，声泪俱下，蒋先是无动于衷，继尔严斥张幼稚无知，受共产党盅惑。最后竟拍案狂叫：“你现在就是拿枪把我打死，我的政策也不能改变！”
张学良从华清池回到西安，对杨虎城说：“失败了！”他建议杨再去劝蒋。
杨去华清池，蒋介石便说：“虎城，张汉卿年轻幼稚，容易受人欺骗，你和他一地共事，要多加开导，以免误入歧路！”杨虎城回道：“张副司令年轻有为，思想敏捷，指挥果断、得当，甚孚众望，是一位难得的将才，很值得虎城效仿。”
蒋介石瞪了杨虎城一眼：“他和‘共匪’暗中勾结，你也效仿？”
杨虎城语句缓和地说：“委员长，请听虎城进一言。我们国家和民族已到了危急关头，不抗日是没有出路的。依我之见，红军的问题宜采取和平方式解决，不宜用兵。不然鹬蚌相争，渔人得利，……”
蒋介石未等杨说完，挥挥手说：“你也是荒谬之论！对付共匪的唯一办法是军事解决！红军必须交出武装，听从政府的命令，予以遣散。如果顽抗，我们以数十倍的兵力，三面合围，用不了多长时间就可以把他们消灭。虎城，你和张汉卿不同，你是本党老同志，不要和他一般见识，应当知道我们同共产党是势不两立的。请相信我，消灭共产党，我会领导你们抗日的。你是忠于党国的，一定要珍视自己的锦绣前程，‘剿共’有什么困难，尽管对我说。”
杨虎城见再谈下去不会有什么好结果，于是便站起告辞。
蒋介石为催促东北军将领执行“剿共”计划，邀请刘多荃和王以哲两将军去临潼吃早餐。饭后，蒋先对刘说：“你对剿共有什么意见？”
刘沉思一下说：“中下级军官全想留着力量，准备打回东北老家去。”
蒋很不高兴地说：“自从‘九·一八’后，国人对你们东北军很不原谅，现在剿共战事仅剩最后5分钟了，我是给你们东北军一个立功的机会，你们要理解我的用意，服从命令，努力剿共，方是你们应持的态度。”
蒋又满脸怒气地对王以哲说：“你军部的电台经常和共产党通报，你还以为我不晓得，我早知道你们这些举动！希望你们即刻悬崖勒马，将功补过。”
12月9日是“一二·九”运动一周年纪念日，西安大、中、小学校学生1万余人开纪念会，并举行游行示威，到绥靖公署、政府请愿，要求停止内战一致抗日。学生队伍到陕西省政府请愿时，特务开枪，打伤小学生一人，激起学生们的极大愤慨，列队直奔临潼，向蒋介石请愿。
蒋介石得到消息，骂道，“娘希匹，这些学生娃子要造反啦！”
他命令族侄、侍从室组长蒋孝先指挥宪兵2团，堵截游行队伍。命令蒋孝先说：“对不听劝阻的暴徒，一律格杀勿论！”
蒋介石还打电话给张学良说：“西安的学生娃子受共产党的煽动，要到临潼来找我闹事，令你立即出动部队，途中加以阻拦，如有暴徒不听劝阻，格杀勿论！听到没有？格杀勿论！”
蒋孝先率领宪兵2团开到十里铺和浐河桥一线严阵以待，在两旁的高崖上架起一排排机关枪，并出动了大批骑兵，准备对学生进行血腥镇压。
张学良急乘汽车赶到十里铺，抢到游行队伍前面停车，张从车上下来，跳到路旁一个土坎上，面对学生，心情沉痛地说：
“各位同胞，各位同学，你们的救国热忱，我是非常钦佩的，只是今天时机不早，不如请大家先回去，把请愿书交给我，由我代你们向蒋委员长陈述，比你们去还要快些。”
“不，必须由委员长答复我们的请愿要求！”
张学良又劝阻说：“你们的救国志愿，我并不阻挠，只是政府不满学生干预国事，你们此去必触怒最高当权者。我为保护你们，不忍见你们去流血牺牲。”
学生高呼：“我们愿为救国而流血，愿为救国而牺牲，死在救国路上是光荣的！”学生们哭声和呼喊声连成一片，撼天动地！
张学良心头一热，声泪俱下地对学生们说：“同学们，同胞们，我张学良不是不救国。自从失掉东北4省，全国人民无不骂我张学良，我何尝不想打日本强盗？可上级不许我打。我与日寇有杀父之仇，是不共戴天的，我的最后一滴血，是要流在抗日战场上的，请你们相信我。我是国家的军人，不是蒋某人的走狗！如果我欺骗你们，我张学良愿被你们处死。”
请愿学生见张学良这番表示，同声高呼：“拥护爱国的张副司令！”尔后整队返回西安。
张学良驱车来到华清池，向蒋介石报告学生请愿情况。蒋怒斥张学良说：“你是代表学生呢，还是代表我？你到底是站在学生的立场，还是站在国家大员的立场？”
张学良同蒋介石争论到深夜，蒋拒纳忠言。蒋在日记中写道：“张学良为人，小事精明，而心志不定，可悲也！”
蒋介石恼怒未消，提笔给邵力子写便函：
力子主席兄勋鉴：
可密嘱驻陕《大公报》记者发表以下消息：“蒋鼎文、卫立煌先后皆列西安。闻蒋委员长已派蒋鼎文为西北剿匪军前敌总司令，卫立煌为晋陕绥宁四省边区总指挥。陈诚亦来谒蒋，闻将以军政部次长名义指挥绥东中央各部队云。”但此消息不必交中央社及其记者，西安各报亦不必发表，为要！
中正
12月9日蒋介石对张学良已经绝望，以此刺激执拗的张学良和杨虎城等人。
张学良回到西安同杨虎城商量。杨虎城道：“民众和军队对老蒋的愤恨情绪，都是箭在弦上。扣蒋的时间不能再迟延了，万一你我错失良机，控制不住形势，发生骚动，那就更危险！当断不断，反受其乱！”
张学良说：“先礼后兵，仁至义尽，今天我们再劝他一次，这是最后一次。他再不听，我们也算对得起他。”
杨虎城摇摇头：“依我看，凭嘴说是没用的。咱俩轮番去闹，万一他看出马脚，立即上车走了，反而不妙。”
“这个人很傲，总以为老子天下第一，目下还看不出他有提防的迹象。”
最后，杨虎城同意张学良明天再去试试，并设法把蒋稳往。
12月10日，张学良又到临潼，蒋介石一见他，就没好气地说：“我还要问你，昨天学生闹事，你为什么不用机枪扫射他们？”
“我的机枪是打日本的，不打爱国学生！”张学良回道。
蒋吼道：“‘九·一八’，日本人在你鼻子底下，你为什么不打？”
张学良刹那间怒火万丈：“你下令不让打么，我怎么打？我那时患重病，躺在协和医院，我还打电报请示你，你又不是不知道！”
蒋介石双目怒睁，无言以对。
张学良又道：“全国人民都要求抗日，倘再一意孤行，蛮干到底，必将成为民族罪人，袁世凯第二。”
蒋介行“啪”地拍案而起：“全国只有你一个敢这样诬蔑我！你，你太放肆了！”
至此，哭谏、委婉劝说都失败了，张、杨便决心冒生命危险，逮捕蒋介石，实行兵谏，逼蒋介石抗日。
12月11日夜，张、杨对捉蒋作了具体部署。由东北军张学良的警卫营和105师担任到华清池捉蒋和西安到临潼线的警戒；并电令兰州的东北军解除该地的朱绍良部武装，扣留其在兰州的飞机。十七路军杨虎城部队，负责拘禁西安城内蒋系军政要员，解除城内蒋系部队和宪兵、警察的武装，封锁机场，扣留飞机。
午夜11时，张学良、场虎城分别召集在西安的东北军和十七路军将领，宣布实行捉蒋、逼蒋抗日的决定和计划。
12月12日清晨5时，东北军警卫营的孙铭九根据张学良的命令，袭击了临潼华清池蒋介石的住所。不料被蒋的卫队发现，双方展开激战。蒋的侍从室主任钱大钧被击伤，蒋介石闻听枪声，以为是红军打进来了，吓得发抖，披着睡衣，拖着鞋就向外跑。在翻越围墙时跌进墙外七八尺深的乱石沟里，脊骨摔伤了，脚也碰破了，并丢了一只鞋。他顾不得疼痛，跌跌撞撞地往山上爬，后由他的贴身侍卫、族侄蒋孝镇背到骊山山腰，在虎畔石后的中岩洞里躲藏起来。
孙铭九等闯进蒋的住所五间厅，不见蒋的踪影，但见衣帽、斗蓬仍在床边，假牙、皮包放在桌上，被窝还有余温，估计未逃太远，便分头搜索。一个战士发现后墙边有一只鞋，孙铭九率队搜索骊山。
张学良得到报告蒋介石下落不明，焦躁不安，深恐蒋介石身遭不测。他对杨虎城说：“如果发生意外，将贻害大局。我张学良便成为千古罪人。我割下自己的头，请你送到南京请罪，绝不能因此而打内战。”
8时许，警卫营战士捉住了蒋孝镇。孙铭九问他：“委员长在哪里？”
蒋孝镇颤抖着回头向山上一看，示意蒋介石在山洞里。警卫营班长陈思孝向孙铭九报告说：“委员长在这里！”
蒋介石抖抖索索地喊道：“我是委员长，不要开枪，你们不要开枪！”蒋走出洞口见十几枝枪口对着他：“你们是哪一部分的？”
孙铭九答道：“张副司令让我们来保护委员长，请委员长进城！”
因蒋介石腰部摔伤，由警卫营连长王协一背着下山。兵士把蒋介石抬进小汽车，护送他到西安。
警卫营在袭击华清池战斗中，活捉了蒋孝先，因蒋作恶多端，被警卫营就地枪毙。
在东北军去临潼捉蒋的同时，十七路军也按预定计划行动。由城防司令孔从周率警备第1旅、炮兵团和宪兵营解除了宪兵第2团、陕西省保安处、省公安局大队和西安城内外中央系统的武装。十七路军还控制了飞机场、火车站、银行、邮电局等；扣留了停在西安飞机场上的50架战斗机和轰炸机，以及空军人员。
十七路军包围了西京招待所，逮捕了住在那里的蒋记军政大员。邵元冲听到枪声，跳窗逃跑，被流弹击成重伤，送医院不治而亡。搜捕军政大员集中点名，西北“剿匪”前敌总司令蒋鼎文、第六军总指挥朱绍良、军事参议院院长陈调元，还有卫立煌、蒋百里、蒋作宾、李基鸿、万耀煌、陈继承等，就是不见陈诚。士兵立即搜查，在大厅后一间烧火室里发现一个空啤酒箱子微微动弹，踢开箱子，见一个人曲身趴在地下，抓住衣领揪起来一看，果然是陈诚。原来陈诚身带处分张学良、杨虎城的绝密文件，听到枪声，他即撕毁文件投入抽水马桶，用水冲下，然后逃到那里躲藏。
在兰州，东北军接到张学良的电报，解除了朱绍良部队的武装，并控制了飞机场。
蒋介石被孙铭九等押送到西安新城大楼的一个房间内。张学良让他稍微休息一下，便去见他。蒋见他进来，神色突变，端坐在椅子上。张学良谦和地说：
“委员长，您受惊了！”
蒋介石不理睬。张学良问第二遍，蒋介石突然站起，怒喝道：“我不是你的长官，你也不是我的部下，你不要叫我委员长！”
张学良变色道：“不承认我是你的部下，我还可以以人民的资格同你讲话。”
“我问你，这件事是你的部下干的，还是你干的？”
“是我让部下干的。”
“你的胆子也太大了！”
“我是拥护你领导抗日，完全是为了国家，对你并无恶意。”
“既然是为了国家，应先送我回洛阳，问题在洛阳谈。”“说得轻巧！抗日之事，岂容搪塞！你如果仍然执迷不悟，坚持从前那一套，那只有让群众公裁。”
两人争吵起来。
张、杨在扣蒋同时，撤销了内战指挥机关“西北剿匪总司令部”，成立抗日联军西北临时军事委员会，张学良为主任委员，杨虎城为副主任委员，董英斌为参谋长。任命孙蔚如为西安戒严司令，赵寿山为公安局长；通令释放政治犯；成立政治设计委员会，专门负责研究张、杨交议的问题或提出政治建议；又组织了抗日援绥军，以孙蔚如为抗日援绥军第1军团长，王以哲为副军团长，马占山为抗日援绥骑兵集团军总指挥，郭希鹏为第一军团骑兵指挥官，何宏远为第一军团炮兵指挥官，还接管了西安的报纸和广播电台，特请史沫特莱主持对外英语广播。
政治设计委员会根据张、杨两将军的指示，很快拟出8项救国主张，即：
（1）改组南京政府，容纳各党各派共同负责救国。
（2）停止一切内战。
（3）立即释放上海被捕之爱国领袖。
（4）释放全国一切政治犯。
（5）开放民众爱国运动。
（6）保障人民集会结社一切之政治自由。
（7）确实遵行孙总理遗嘱。
（8）立即召开救国会议。
张学良带着8项救国主张文稿去西京招待所向被扣的蒋记军政大员宣读，要他们在文稿下签名。陈诚签名后，还特地说了几句话：
“汉卿，我有一句最当紧的话：就是咱们自己人什么事都好办，什么话都好商量，但是你千万别让戴红帽子的来。他们一插手，我们都得完蛋。”
张学良哈哈大笑：“共产党也是爱国的，爱国家者都是讲道理的。天下为公，用不着怕他们。”
签名的有：张学良、杨虎城、朱绍良、马占山、于学忠、陈诚、邵力子、蒋鼎文、陈调元、卫立煌、钱大钧、何柱国、冯钦哉、孙蔚如、陈继承、王以哲、万耀煌、董英斌、廖澄流等。张学良、杨虎城将此8项救国主张连同签名，通电全国。
张学良又致电毛泽东说：“吾等为中华民族及抗日前途利益计，不顾一切，今已将蒋介石及其重要将领陈诚、朱绍良、蒋鼎文、卫立煌等扣留，迫其释放爱国分子，改组政府，兄等有何高见，速复，并望红军全部速集于环县一带，以便共同行动，防胡（宗南）敌北进。”
张学良还分别致电孔祥熙、宋子文、宋美龄等，说明只要蒋介石接受停止内战，一致抗日的要求，绝对保证蒋的安全。
12月12日（双十二）下午，消息传到南京，国民党中央立即召开紧急会议，争争吵吵，各执己见，何应钦，戴季陶、居正、吴雅晖等主张讨伐西安；李烈钧、孙科、冯玉祥等主张和平解决。一直闹到13日凌晨3时，通过剿抚兼施决定；以何应钦为讨逆总司令，刘峙、顾祝同为东西两路集团军总司令，准备对西安进行武力讨伐，同时以于右任、张钫为陕甘宣抚使，前往西安。
野心勃勃的何应钦见蒋介石被扣，以为东山再起的机会到了，便以军政部长的身份就势揽住军事大权，命20个师的中央大军，沿河南、陕西边境向前推进，命集中在洛阳的轰炸机，飞往西安上空示威。何应钦的锦囊妙计是：经过“讨伐”救出委员长，他是救蒋第一功，倘或因为轰炸西安而葬送了委员长，他是继蒋第一人。原来何应钦在1927年12月参与“逼宫”事件，使蒋介石第一次狼狈下野后，丧失了蒋对他的信任，他伴君如伴虎，战战兢兢地渡过了近10年。西安事变的消息传来，他兴奋到了极点，同朱培德、戴季陶、居正、吴雅晖、叶楚伧等主张不惜玉石俱焚，明令“讨伐”。何应钦3昼夜未合眼，进行军事部署。戴季陶、居正等急电正在德国养病的亲日派头子汪精卫，要他克日返国。蒋“不幸”时，由汪精卫出掌行政大权，何应钦执掌军权。
冯玉祥同蒋介石、何应钦面和心不和。他眼见着何趁机捞去军有大权，对何耿耿于怀，却也无可奈何。张学良，杨虎城给冯玉祥发来了一封电报：“务祈迅即命驾来陕，共策大计。”何应钦大作文章，说冯玉祥与张、杨勾结，寻机把他逮捕干掉。冯宅前前后后，出现了暗探特务。
宋美龄、宋子文、孔祥熙等亲英、美派，在上海得到“西安事变”消息，如遇晴天霹雳，震骇莫名。他们带着蒋介石的顾问端纳，连忙飞抵南京。
以何应钦为首的亲日派的活动，激怒了宋氏兄妹。他们与英、美大使馆紧急磋商，并请与张学良有厚交的端纳飞往西安探明真相。孔祥熙还给张学良发去电报说：“现弟对于国事，尚有种种意见，亟等奉商。尚希指定电台一处，以便随时通电，而免延误。”
在国民党中央的会议上，何应钦同宋美龄激烈争吵，宋美龄说：“你这样做，玉石俱焚，万一把委员长炸死在西安，中央政府由谁来主持？”
何应钦怒冲冲地说：“你女人家懂得什么？无见识，只知道救丈夫而已。国家之事，不要你管。”
宋美龄潸然泪下：“你这样绝情，太辜负蒋先生了！”
在宋美龄的要求下，孔祥熙以行政院长名义召开会议，作出先进行和平试探，派黄绍竑等前往太原，请阎锡山出面调停。
日本政府公开声明，要求国民党政府实行“反共防共”，暗中支持何应钦“讨伐”张、杨，并唆使汉奸、特务潜入西安，利用广大人民群众对蒋介石的义愤，煽动杀蒋。德、意帝国主义与日本相勾结，积极支持汪精卫回国。
