由于对张、杨已有戒心，所以蒋介石到西安，不住西安城内，而住在离西安数十里的临潼华清池。张学良天天去见蒋，劝他改变“剿共”政策，领导全国抗日。蒋介石哪里听得进，大骂张是“中了共产党的魔术了！”他亲自到王曲军官训练团去“训话”。为了论证“先安内而后攘外”的卖国主张，他从孔夫子一直讲到曾国藩。这时东北军和十七路军军官，所习惯听的已是停止内战、共同抗日的道理。蒋介石的这一套，他们实在不入耳。事后，人们纷纷议论，主张要消除这次“训话”的影响。于是他们把苗剑秋找来。苗是谁都敢骂的人。他一上讲台，就大骂蒋介石，说“昨天有人说日本是我们远处的敌人，共产党是我们近处的敌人，要我们不去打日本而去打共产党。这简直是放屁！我们东北让日本侵占了，我们东北军人变成了亡省亡家的人，这时候居然有人说这样的混账话，我们东北人稍有血气，就应该让他走着进来，躺着出去！”这话很快就被特务报给晏道刚，晏立即找张学良，要求惩办苗剑秋。张怕事情闹大，过早泄露了他与红军的关系，只好把苗送到天津避居，然后说苗已畏罪潜逃。这件事表明：蒋介石要东北军和十七路军再打红军，是完全不可能的事了。但蒋介石和一切顽固的反动派一样，是个主观唯心主义者。他根本不承认客观事物的发展规律，只是一味根据他所代表的大地主大资产阶级的利益办事。这是一定要碰壁的。
10月底，蒋又飞到洛阳，过他的50岁生日。为了“祝寿”，当时全国搞了一幕“献机”的丑剧，强迫人们为他捐献飞机。同时，他还紧张部署“剿共”军事，将两广事变时南调的部队纷纷北调，在平汉路、陇海路一带集结了数10万军队，待命向陕甘进发。此外还调动了100架飞机，准备投入内战。真是杀气腾腾，大有“灭此朝食”的架势。
配合发动剿共战争，蒋介石加紧了对群众运动的镇压，逮捕了救国会的沈钧儒、邹韬奋等“七君子”。为抗议这种法西斯暴行，宋庆龄同志发起一场“入狱运动”，弄得国民党司法当局十分狼狈。11月，蒋介石飞到太原，要阎锡山制止傅作义的抗战行动。然后于12月4日回到西安，调兵遣将，准备马上就要发动内战。
这时，蒋介石给张学良两条出路：或者是服从命令进攻红军；或者是东北军调到福建，十七路军调往安徽，蒋的部队直接进驻陕甘，由他亲自指挥“剿共”。张学良明白，在联共抗日思想统治了他的整个部队的情况下，进攻红军是不堪设想的。假如他硬下令进攻红军，势必全军自行瓦解。若是把东北军、十七路军调离西北，离开红军，又势必被蒋介石分别吃掉。可见，两条路都不能走，怎么办呢？张学良也准备了两手：继续劝说蒋介石改变政策，如果劝说无效，就准备硬干。他把这个意思告诉我党的代表叶剑英同志。因为事情重大，叶剑英同志立即离开西安，赶回根据地向党中央汇报。12月7日，张、蒋之间发生了激烈的斗争，张学良痛哭陈词，但丝毫不能改变蒋的态度。蒋介石竟拍桌子对张大声叫喊，他的剿共政策至死不变。这时，张学良认识到，劝说是毫无用处的，只好“兵谏”了。12月8日，张学良与杨虎城密商，下定逮捕蒋介石的决心。但他们觉得事关重大，需要了解一下西安军政界的动态。杨虎城当日走访邵力子。在谈话时，邵无意间说到日本的二二六事件。杨虎城听了，不禁一惊，手上的纸烟都掉到地下了。杨将邵的谈话内容告知张学良，他们认为时机紧迫，必须尽快行动，并严守秘密。
张、杨作了分工，张负责抓蒋，杨负责逮捕住在城内的蒋系将领。
12月9日，西安学生举行大规模示威游行，纪念“一二·九”运动1周年。有些市民也参加了集会。一二万人的集会，在西安是空前的。国民党的特务打死了1个小学生，群众的怒火顿时燃烧起来。在举行了声势浩大的示威游行之后，又在先进分子带领下，列队出城去向蒋介石请愿，要求抗日。天已经黑了，西安离临潼又有几十里路，学生们出于爱国的至诚和对国民党反动政策的愤怒，不怕天黑路远，寒风凛冽，依然浩浩荡荡地出发了。蒋介石得到消息，立即打电话给张学良，要他必须制止学生的行动，甚至要他开枪镇压。蒋介石布置了自己的卫队，架上了机枪，等学生一到，就准备大屠杀。张学良为了避免学生无辜的牺牲，驾车一直赶了很远才追上学生。张劝学生无论如何不要向蒋介石去请愿。学生不依，其中有些东北学生，纷纷站出来，对张学良说：东北军和东北人民，被日本鬼子赶得到处跑，妻离子散，无家可归，现在全国抗日运动高涨，张将军应当带领我们打回老家去，才对得起东北父老兄弟。这些发自内心的语言，激起人们亡国亡家之痛。有人高喊：“拥护张将军打回老家去”！上万人也跟着呼喊起来。这场面实在扣人心弦，张学良大受感动，当即向学生表示：日本人杀了我父亲，至今此仇未报；丢失了东北河山，全国人民都骂我；我一定要打回东北去。不过你们今天还是不能请愿。你们是要吃亏的。蒋介石已下令要开枪制止你们。学生们一听，更加气愤，表示毫无畏惧，坚持要去。张学良当即向学生担保：一定要抗日！一个礼拜内用事实回答大家。人们这才相信了他的话，列队回城。
10日和11日两天，张学良加紧进行军事部署，选拔了抓蒋的人，事实上由他最信任的孙铭久带队。为了保证行动顺利，他还特选出身强力壮、手脚敏捷的两个绿林出身的军官，一个师长，一个团长，再加上一些其他可靠的人，帮助孙铭久执行任务。张设法使担任捉蒋的人，都与蒋见了面，以便认识蒋的面貌和熟悉出入道路。同时又安排了包围蒋介石住地的部队。张、杨确定了行动时间为12日早6点。为了麻痹蒋介石，11日晚，张学良仍到蒋处周旋。城内由杨虎城把蒋介石调来准备“剿共”的将领统统请去吃饭看戏。深夜，张学良赶回城同这些将领们见面。12日凌晨两点，张始回到东北军，召集全部将领，宣布“兵谏”的决定。这样等于把一切不可靠的人都监视起来了。然后才和杨虎城共同负责，分派最可信赖的人员去指挥行动。到拂晓前，震动中外的西安事变就爆发了。
孙铭久带队到临潼，本想不放一枪，抓到蒋介石。但一到那里，就遇到蒋介石卫队的抵抗。经过短暂的交火，就解除了蒋介石卫队的武装。反动透顶的蒋孝先被当场打死。孙铭久等冲进蒋介石住屋时，蒋已仓皇逃跑，一口假牙，扔在桌上，孙发觉蒋的被窝尚暖，断定不会跑远。于是天一亮，立即搜山，结果在半山腰一块大石头底下的小坑里，找到了蒋介石。蒋只穿一件睡衣，越墙逃跑时还跌伤了腰，伏在那里瑟缩发抖，样子十分狼狈。孙喊他出来。最后，孙铭久把他挟上汽车，关到城内杨虎城的新城大楼。西安城内，蒋的将领陈诚、卫立煌、朱绍良等十余人全部被捕，只有邵元冲在逃跑时被开枪打死。当时住在城内的晏道刚和其他蒋介石的特务们听到枪声，异常紧张，赶忙通电话询问情况。但那时，他们已被监视，无法知道究竟。晏急忙给张学良打电话，没有打通。接着又往杨虎城那里打电话。恰好，张学良正在那里指挥行动，张接过电话，问晏有什么情况。晏说他的住地已被包围，行动不自由。张说：“我也不自由”，说完就挂了电话。一度惶恐的晏道刚，这时转忧为喜，以为是他的“委员长”说服了十七路军把坚持联共抗日的张学良软禁了。可是没有一会儿工夫，十七路军就来人把晏抓走，和蒋的其余将领一道关押起来。
由于张、杨部署周密，事变进行很顺利。12日当天，张、杨即联名发出通电，慷慨陈词，说明事变动机完全在于抗日救国。对蒋本人仍冀其反省，改变剿共政策，领导全国抗日。通电提出八项主张：（1）改组南京政府，容纳各党派；（2）停止一切内战；（3）释放爱国领袖；（4）释放一切政治犯；（5）开放民众运动；（6）保障人民言论、集会、结社自由；（7）遵行孙中山遗嘱；（8）立即召开救国会议。张、杨这些主张是符合全国人民的迫切要求的，是与我党的抗日民族统一战线政策完全相适合的。通电发出后，张、杨又采取了若干重大军政措施，如成立由高崇民主持的“设计委员会”，研讨重要政治问题；撤销“西北剿匪总司令部”，成立抗日联军西北军事委员会，由张学良、杨虎城分任正副委员长；组织援绥军；调动军队，以准备抗日和迎击南京政府的“讨伐”；组织联合参谋团；加强部队政治教育，设立政治处，改组陕西省政府，以著名的进步人士杜斌丞为省府秘书长；解散国民党省党部，成立民众运动指导委员会，以王炳南为主任委员；释放西安的政治犯；清除内部的坏分子，如枪决十七路军的交通处长兼西安电报局长黄念堂（军统特务），等等。
从事变的发动，到通电的八项主张，及其各项军政措施，可以明白地看出：西安事变是张、杨这些有爱国心的将领，在中国共产党抗日民族统一战线政策的推动下，“勇敢地反对国民党当局的对日妥协和对内屠杀的反动政策”，是正义的爱国行动，它在历史上有重大的进步作用。
国内外对西安事变的反应
西安事变的突然爆发，全国和全世界，都非常震惊。蒋介石自从1927年搞反革命政变上台以后，成为中外反动派共同瞩目的人物。在他们心目中，蒋介石是统一的中国的“领袖”，是最有实力的人物。这时竟被捉了起来。事变之突然和关系之重大，都不能不令他们感到极大的震动。他们从各自的阶级或集团的利益出发，对事变作出了不同的反应。
在国际方面：德、意、日帝国主义，是一向支持蒋介石反共政策的。特别日本帝国主义对事变更加关切，曾一再声言，要南京政府不得做任何损害日本利益的解决。日本人起初因得悉事变由主张抗日的一派将领所发动，颇为恐慌。但他们又觉得既然蒋介石是亲英、美的，未尝不可以利用这个机会摘掉他，扶植亲日派何应钦上台，更便利于它对中国的侵略。因此，它竭力挑拨南京与西安的关系，支持何应钦向西安进兵，企图挑起大规模内战，趁火打劫。这时，另一个亲日派头子汪精卫正在德国，闻讯后，高兴得很，在希特勒政府的支持下，匆匆启程回国，准备上台。但使他大失所望的是，当他踏进国门之时，事变已和平解决。
英、美的态度则不同，他们早已不满日本帝国主义得寸进尺地侵害它们的在华利益。他们非常担心蒋介石完蛋了，使他们的利益受到更大的损害。所以极力主张和平解决，以便维持住蒋介石的统治。它们研究了张、杨通电，认为中心是个抗日问题，是完全可以妥协的。根据这种方针，它们积极出面支持宋美龄等人反对讨伐派，并声言愿意担任调解。后来端纳飞西安，就是执行英、美帝国主义的这一方针的。
对于张、杨来说，当时最关心的是苏联的反应。但他们从收音机上听到苏联的反应，颇感失望。苏联说他们是冒险搞军事阴谋，如搞得不好，会发生大内战，甚至怀疑有日本人的策动。这不能不使张、杨非常扫兴。这时，苏联也主张和平解决西安事变，以有利于中国的抗日前途。因为苏联是主张与英、美等国建立太平洋和平阵线的。
在国内方面，张、杨发出通电后，曾派人到各处去联络，各地也有派人到西安来的。国民党的地方军阀都很狡猾，多数都不敢明确表示支持张、杨。只有广西的李宗仁、四川的刘湘，是比较明确支持张、杨的。绥远抗战的领导人傅作义也是支持张、杨的。事变发生后，他曾想亲飞西安会见张、杨，希望取得他们对绥远抗战的有力支持。但他因故未能去西安，只派了代表。而当代表到达时，事变已经和平解决。宋哲元、韩复榘等表面拥护国民党中央，实际主张杀蒋。到事变接近解决时，韩复榘在他的顾问们怂恿下，发电支持张、杨，结果被蒋介石记上这笔账，后来终于为蒋所杀。老奸巨猾的阎锡山，在洛阳为蒋介石“祝寿”时，还表示支持张学良逼蒋抗日。但事变发生后，他竟然责备和质问张、杨，并要求把蒋介石交给他掌握，想以此作一笔投机生意，捞取政治资本。张学良接到这个电报后，非常气愤。他在一次军政干部会上，把阎锡山大骂了一顿。
阎锡山的态度，典型地表现出军阀的阶级本性。他们总是从自身利益出发决定态度。他们看到事变关系到国内各阶级的根本利害，也关系到各帝国主义国家的根本利害；尽管张、杨的抗日主张很得人心，但蒋介石所代表的英美派势力毕竟仍是统治阶级中最有实力的。因此，他们不敢贸然得罪蒋介石。只要有可能，他们都指望从事变中为自己捞取好处。