1936年12月12日“西安事变”发生当天，瓦窑堡先后收到张学良、杨虎城从西安发给中共的捉蒋密电，以及邀请中共中央派代表团赴西安共商对策的电报。毛泽东立即召集周恩来、朱德、博古、张闻天、王稼祥、关向应、张国焘等商讨此事。当时，得知蒋介石被扣押，整个陕北都欣喜若狂，要知道，中共和蒋介石可是有不共戴天的大仇——当年，蒋介石“四一二”清党，一年之内屠杀共产党人和亲共人士数十万，导致中共在政治上陷于绝境，后来连续五次的大规模围剿，又打得红军几无藏身之所，被迫进行长征，几十万的红军最后就剩下了几万人，很多中共高层领导，也是被蒋介石杀害。因此，在大多数中共党员看来，此次捉蒋当以“诛之为上”，陕北苏区也由是发生了大规模的清算运动，要求“血债要用血来还”，准备公审蒋介石。

实际上，张、杨发动“西安事变”在当时是受到国内外舆论一致谴责的，美国《生活》杂志选张学良为“本周恶棍（Villain of the week）”，国民党内部虽然有很多人不满蒋介石的对日妥协政策，但他们也不赞成张学良以武力对国家元首进行逼迫的作法。纵观当时整个世界，除中共以外，各路军阀和各地实权者都纷纷通电支持蒋介石，社会舆论也基本站在蒋介石一边，南京政府更是采取了对张学良坚决不让步的政策，包括苏联在内的各国也督促张学良无条件释放蒋介石，斯大林甚至还发给毛泽东一封措辞十分严厉的电报，要求中共施压放蒋。这一切都使张学良处于十分为难的境地，中共也因此不敢“冒天下之大不韪”过分的支持张学良的行动，以丢掉他们赖以生存的“正义形象”，至少不能为此得罪苏联人。

最后，中共否定了杀蒋的意见，并制定了“和平解决西安事变”的基本方针。1936年12月14日，以周恩来为首的中共中央代表团离开瓦窑堡，日夜兼程赶赴延安，在那里搭乘张学良派来的专机，飞赴西安。1936年12月17日下午，中共代表团专机在西安西郊机场降落，周恩来、博古、叶剑英等随机抵达。当天晚上，张学良与周恩来进行了彻夜长谈，就当前局势交换了意见。12月18日下午，周恩来又到杨虎城府上拜访，通报了中共中央对“西安事变”的看法及头日与张学良会谈的情况，杨虎城则表示，只要中共方面与张学良意见一致，他“无不乐从”。至此，东北军、西北军（十七路军）和红军“三位一体”，组成调停“西安事变”的公开联盟。

12月18日，中共中央发出《关于西安事变致国民党中央电》，提出解决事变的五条方针。12月19日，中共中央又发出《关于西安事变及我们任务的指示》，肯定了“事变”的进步性质，提出了解决这一事变的基本方针：一、反对新的内战，主张南京与西安间在团结抗日的基础上和平解决；二、用一切方法联合南京左派，争取中派，反对亲日派，以达到推动南京走向进一步抗日的立场，揭破日寇及亲日派利用拥蒋的口号，发动内战的阴谋；三、同情西安事变的发动，给张、杨以积极的实际的援助（军事上的与政治上的），使之彻底实现西安事变的抗日主张；四、切实准备讨逆军进攻时的防御战，给讨逆军以沉重的打击，促其反省，目的依然是为了促成全国性抗日民族统一战线的建立与全国性抗日战争的发动。同时，中共还提出对蒋介石的处置意见，只要蒋介石同意停止内战、一致抗日，就应当释放他。

12月20日，宋子文受宋美龄之托来到西安，见到了蒋介石。随后，宋子文又要求会见中共中央代表周恩来，探听中共的意见。周恩来抓住这个时机，与宋子文进行了长谈，使宋子文了解到中共和平解决事变的态度。12月21日，宋子文返回南京，通报西安的情况，还对周恩来的“政治远见”大加称颂，并嘲讽的说：“南京有谁能承担这样风险去救委座？相反还有人要轰炸哩！”。

12月22日，宋美龄和宋子文等人飞抵西安，与蒋介石和张学良见了面。其间，张学良虽然答应放蒋，但杨虎城等人却坚决反对，于是，张学良建议宋美龄与周恩来见面，利用周恩来的影响使委员长获释，宋美龄随即征求了端纳的意见，端纳表示了肯定。12月23日，宋美龄和宋子文代表蒋介石同西安方面和中共代表团开始谈判。谈判一开始，周恩来首先提出解决事变的六项主张：一、改组国民党与国民政府，驱逐亲日派，容纳抗日分子；二、释放上海爱国领袖，释放一切政治犯，保证人民的自由权利；三、停止剿共政策，联合红军抗日；四、召集各党各派各界各军的救国会议，决定抗日救亡方针；五、与同情中国抗日的国家建立合作关系；六、其他救国的具体办法。

客观的说，中国共产党提出的这些主张在当时是顺乎历史潮流、符合民族利益、切中国民党统治弊端的。由于南京方面救蒋心切，背后又有英、美督促，因此，在权衡利害后，宋美龄等基本接受了这些要求，但也不免讨价还价。12月24日，双方就改组政府、中央军撤兵、释放爱国领袖、停止剿共并予接济、抗战发动和共产党公开、蒋介石回到南京后发表通电自责等九方面问题达成一致。

经过两天的会谈，各方根据中共提出的六项主张达成基本协议。12月24日夜，宋美龄和张学良、杨虎城陪同周恩来会见了蒋介石，周恩来同蒋介石谈了四个小时，这二人在黄埔军校时期曾共过事，因此周恩来称蒋介石为“校长”，蒋介石则在后来把这次接触中的周恩来称做他所知道的“最讲道理的共产党人”，并说感谢周恩来“帮了我的忙”（指周恩来为使蒋介石获释而向杨虎城说情，并劝杨虎城接受宋子文的钱到国外旅行）。此外，宋美龄对周恩来通晓国内问题也印象颇深，她向周恩来保证：今后一切国内问题，都将以政治方式而不是依仗武力来解决，因为我们毕竟都是中国人。最后，蒋介石表示以“领袖人格”作保，回南京后执行谈判协议，口头答应“准备向停止内战、一致抗日的方向努力”，但没有签署任何文书。

在三方谈判有了实质性成果后，宋美龄仍担心夜长梦多，唯恐已经争取到的局面会起变化，这主要是因为蒋介石没有在协议上签字，中央军也没有撤至潼关以东，西安还有许多东北军和西北军将领不让蒋介石走，这些人甚至联名写信给宋子文，扬言如果商定的协议没有签字画押，中央军不首先撤至潼关以东，即使张学良、杨虎城答应放蒋，我们也誓死反对。于是，宋美龄往来于东北军和十七路军将领之间，多方进行疏通，同时要蒋介石派蒋鼎文持他的手令，命双方部队自潼关各后撤一千公尺，并转告孔祥熙、何应钦关于西安谈判的进展情况。此外，宋美龄还加紧做张学良的工作，向其施加压力，说南京方面有采取军事行动的心理，停战期已过，大规模的军事行动又会开始，双方都会毁于这场战争中，从而迫使张学良在圣诞节前放蒋介石离开西安。

张学良怕在放蒋这一着棋上出乱子，导致前功尽弃，于是决定立即亲自送蒋介石回南京，他一面安抚部下，一面写好手谕交给杨虎城，要杨虎城在他离陕之际凭此手谕节制东北军。12月25日下午3时多，在既没有同周恩来、也没有同杨虎城事先商量的情况下，张学良拉着杨虎城陪同蒋介石、宋美龄、宋子文、端纳等人分乘两辆卧车，悄然驶离高桂滋公馆，直奔西郊机场。等他们到达机场时，发现机场上已经会集了一两千名学生，这些人本来是在迎候领导绥远抗日的傅作义将军，但蒋介石却以为他们是来阻拦自己离开西安，因此十分惊慌，反复强调“我答应你们的条件”。接着，张学良亲自陪同蒋介石飞离西安，并于当日飞抵洛阳，26日抵达南京。

就在蒋介石一行离开公馆10多分钟后，张学良的卫队营营长孙铭九气喘吁吁的赶到周恩来那里报告。周恩来惊愕之余，立即驱车赶往机场，但当他到达时，飞机已经起飞，周恩来也只能仰天长叹。后来，周恩来还因此事受到中共中央政治局的批评，他自己也一直自责没能及时拦阻张学良，以致其后来被软禁半个多世纪之久。

在张学良和蒋介石的座机飞抵东北军炮兵旅防地洛阳时，曾有人劝张学良送蒋“到此为止”，回西安去，但张学良决心已定，依旧是去了南京。张学良抵达南京后暂住南京宋子文公馆 ，随即被扣留。

1936年12月26日，蒋介石返抵南京，像凯旋的英雄一样受到国民政府官员、各路军阀代表、以及数以万计市民的隆重欢迎。12月28日，蒋介石以自己要对“西安事变”负责为由提出辞呈，被中央政府慰留。12月30日，南京政府任命李烈钧为审判长，对张学良进行军法会审。12月31日，南京军事法庭以反乱罪判处张学良10年有期徒刑，剥夺公民权5年，张学良随即从宋子文公馆移住南京中山门外孔祥熙公馆。不久，蒋介石提出对张学良进行特赦，军事法庭遂于1937年1月4日对张学良进行特赦。此后，张学良被软禁50多年，软禁地点则是不断变化，直到1988年蒋经国去世后才逐渐重获自由。而杨虎城则在1937年6月出国考察，11月底由法国回到香港准备参加抗日，随后被国府囚禁，长达12年；1949年9月国民政府溃逃台湾时，杨虎城被处决于四川重庆戴公祠。

自张学良被软禁后，东北军便发生了内讧，后被中央军改编接收。