西安事变发生后，中共中央立即作出了正确判断，并决定立即倾全力联合国民党左派，争取中间派，反对亲日派，力促西安事变和平解决，实现建立抗日民族统一战线的目的。并揭露日本与亲日派利用“拥蒋”、“救蒋”的旗号挑起大规模内战的阴谋。同时，派彭德怀率红军主力进驻延安，并向潼关附近集结，准备配合张、杨的部抵抗何应钦“讨逆军”的进攻。
12月13日，中共中央决定周恩来，秦邦宪、叶剑英等人组成中共代表团，赴西安参加谈判。周恩来遵照中共中央“和平解决西安事变”的方针，在西安进行了艰苦卓绝的工作，耐心说服主张杀掉蒋介石的张、杨所部中下级军官，宣讲中国共产党的政策，终于使张、杨及其部下们接受了和平解决事变的主张。
在劝说张、杨及其所部军官的同时，周恩来也亲自对蒋介石做了大量的思想工作，动之以民心国情、晓之以民族大理，至少在心理上缓解了蒋介石对中共的戒惧。
12月19日，张、杨联名发表《告东北军、西北军将士书》：
双十二抗日救国运动，酝酿了许久，现在已经揭开七八天了。我们为什么发动这样的运动？为争地盘吗？不是。为泄愤吗？也不是。我们反对政府的屈辱外交，国家都要亡了，还在这里出死力相残杀。所以才提出抗日救国运动八项主张。我们主张的核心是集合全国各党各派的力量，以民众的总动员，去抗日救国。
也许有人在那里怀疑绥远军队已经在那里抗日了，听说也有些中央军队在那里参加，很是胜利。可见中央已在那里抗日，为什么还要我们这样发动？不！不！事实绝不是这样简单。中央军是摆在晋军与绥军中间，而且只有两师。阎副委员长所要求的二十万大军援绥，中央答复无法抽调。然而到西北打红军的内战却源源来了几十万大军。由这样的事实，他们所说抗日，不过是欺骗民众的一种办法，绝对没有真正抗日的决心，这不是很清楚吗？
双十二运动发生的一天，中央飞机数十架一齐发动到西安来侦察，而在绥远的抗日血战中，中国飞机却半架也没有。据他们说是因为天气太冷，飞机发动不容易，但敌人的飞机怎么能发动呢？也许我们的飞机不好，那我们为什么必要买那样不好的飞机呢？而且到寒冷和绥远差不多的西北的飞机怎么就能发动使用呢？这种欺骗情形，凡是有知识有眼睛的人，谁看不清楚。我们全是中国人，谁不知飞机献寿为的是抗日。因为有抗日作目标，群众才那样的热烈。而现在我们有飞机却不去对外，使我们的抗日战士无可奈何地受着敌人飞机的时时轰炸。这是抗日吗？这是真心抗日吗？如果这样就算抗日，试问我们的东北四省、我们的察北六县、我们的冀东二十二县，什么时候才能收复回来？这是敷衍欺骗的抗日，绝对不是我们要求的彻底抗日。
也许还有人相信抗日的“准备论”，这更是大错。我们不要把日本当傻瓜，认为我们会准备人家不会准备。老实说，我们准备得还不到五分，人家已经准备到十分了，试问这样准备有什么用呢？这岂不是等人家准备好了来整个吞并我们中国吗？再说，人家也绝对不许可我们准备，在我们准备过程中，人家已经用经济、政治、外交、军事各种各样的锁枷把我们束缚得死紧，教我们动不得身、抬不得头。试问我们又如何能够准备起来？这不是梦想吗？
我们因为不信任变相汉奸的、至少也是犯恐日病的抗日准备论，我们因为看破了南京抗日是欺骗，至少也是敷衍民众的一种手段，所以才以极大的热诚劝蒋委员长变更他的错误政策。但我们大胆的赤诚劝谏，都一次一次的失败了。我们为服从全国潜在大多数民意，我们为贯彻我们的也是全民的抗日救国主张，所以才有这一次双十二事件的发动。
我们的希望，只是集合全国的力量去抗日救国，是绝对纯洁的，是绝对发自内心的，无一毫私心，无一点背景。凡是同情我们主张的，不管他是哪党哪派我们均愿意渴诚欢迎。我们的目的在对外，绝对不造成内战，并且极力避免内战。但是如果有违反民意的汉奸，用武力压迫我们，使我们不得贯彻主张，那我们为扫除误国误民的分子，争取民族的最后生存，当然我们要起而自卫，并且要粉碎这种恶势力。这不是我们造成内战，而是实行抗日救国的清道工作。
亲爱的将士们！事实已经摆在我们面前，我们的国家，已到了生死关头，真是抗日则生，不抗日则死。我们必须巩固我们抗日救国的战线，去与一切破坏我们的恶势力相拼，方能实现我们的主张，才能收复我们的失地，才能渝雪我们的一切国耻。这是我们由理论而实行的时候了，我们需要团结，我们需要奋斗，我们必须不辞一切光荣胜利的牺牲。我们的基础是民众，必须用尽我们的智慧爱护他们。我们所要贯彻的是我们的主张，所以必须确信我们的基本理论。我们需要以不顾一切的精神来冲破我们的一切困难，这才是我们抗日救国战线上忠实同志所必要的精神和勇气。
亲爱的将士们！我们热血沸腾的将士们，我们一定要不辞一切艰险牺牲，去争取中华民族的解放与自由，去达到我们最后的胜利。
蒋介石到了这种时候仍然不忘记要政治手腕。当他得知“讨逆军”已开始行动的消息后，既怕何应钦的军事讨伐会危及自己的生命，又想利用讨伐的王牌来要挟张、杨早日放他、所以，端纳奉宋美龄之命来讨一张“停战手令”时，他只给何应钦下了停止军事讨伐三天的命令。但就是这个命令，何应钦也并未接受，他说这个命令是蒋介石在西安被迫下达的，因此决定不予执行。直到18日，蒋鼎文携带蒋介石的亲笔手令从西安飞回南京，何应钦的讨伐行动才停了下来。
这时，端纳也回到了南京。宋美龄意识到，目前真正能够劝说蒋介石接受谈判的只有她本人了。于是，她决定同宋子文一起飞赴西安，但何应钦却不允许，他对宋家兄妹说：“你们去西安，安全问题我不负责。地上过不去，天上有空军干涉！”此时，张学良闻知宋美龄要赴西安，也来电奉劝她在绝对停止军事冲突之后再动身。宋美龄见状，遂决定由宋子文先去西安。20日，宋子文与端纳一起飞往西安。
宋子文抵西安后，即与周恩来进行了长谈。周恩来耐心地向宋子文阐明了中共“停止内战、一致抗日”的主张，使来深受感动。当晚，宋子文和张学良一起来到蒋介石的住所，两人一齐力劝蒋介石接受谈判。经一番激烈的争辩，蒋介石的态度始稍有转变，从拒不谈判转为讨价还价。
21日，宋子文带着满意的心情返回南京，他一到南京就到处宣传西安的情况，称颂周恩来有“政治远见”。宋美龄由此更坚定了和平解决西安事变的决心，22日，宋美龄偕同宋子文、端纳、蒋鼎文、戴笠等人来到西安。当时蒋介石对张、杨二人的行为仍有强烈抵触情绪，经宋美龄、宋子文等传达南京方面的局势，蒋介石也认识了何应钦、汪精卫等人的险恶，12月24日，蒋介石同意与张、杨还有周恩来谈判，被迫接受了联共抗日、释放政治犯、担保内战不再发生等条件。但蒋介石坚持不在书面文件上签字，他强调的理由是，如果形成书面文件，他就将在全国失去威信，以后的领袖就不好当了。但蒋介石再三保证：对自己的承诺决不食言。
周恩来向蒋介石指示，中共以国家民族利益为重，对蒋以德报怨，不仅不主张杀他，只要他停止内战，共同抗日，还是主张放他。周恩来一针见血地指出，目前形势是不抗日无以报国，非团结无以救国，坚持内战，自速其亡，只有放弃“攘外必先安内”的反动策略，一致团结对外御侮，才是唯一出路。在周恩来同蒋介石谈话时，宋美龄及宋子文还对周恩来表示了由衷的敬佩和感谢。蒋介石遂以“领袖人格”担保，表示回南京后即执行谈判协议。至此，和平解决西安事变的进程实现了关键的一步。
当时，虽然蒋介石口头上同意了执行谈判协议，但由于他没有签字，中央军也还没有撤至潼关以东，因此，在西安的许多爱国将领不同意就这样放蒋介石回南京。宋氏兄妹每天处于焦虑与疑惧中，唯恐变生意外。于是，宋美龄和宋子文一方面频繁往来于东北军和十七路军将领们中间，多方做解释工作，另一方面要蒋介石派蒋鼎文持他的手令，命令双方的军队自潼关各向后撤1千公尺，并将西安谈判的进展情况转告何应钦和孔祥熙。在抓紧以上两个方面的工作之外，宋美龄还努力做张学良的工作，不断给他施加压力，说南京方面已有采取军事行动的心理，一旦大规模的国军进攻开始，双方都可能毁于一役。为了维护自己与蒋介石的尊严，她责怪张学良铸成了“大错”，同时又表示理解张学良“确为造福国家”的初衷。
因为蒋介石和宋美龄都是基督徒，所以，宋美龄一再要求张学良在圣诞节前放蒋归宁，希望张学良以释放他们做为“圣诞礼物”。张学良深恐在放蒋这最后一步上出什么乱子，于是在12月25日下午 3时许，在既没和周恩来打招呼、也没有同杨虎城商量的情况下，拉着杨虎城陪同蒋介石径直去了机场，又亲自送蒋介石飞往南京。
震惊中外的“西安事变”就此和平解决。
蒋介石回到南京，当时是有那么一个所谓“举国狂欢领袖回京”的场面，陈公博在回忆中说：
“蒋先生离陕的那夜，说张杨服从蒋先生的命令了。然而西安那夜也全城放鞭炮，警察也一样的拍老百姓的门叫放鞭炮，说蒋先生服从张、杨的主张了。”
蒋介石为了表明自己对事变的责任，在12月29日特呈请辞去行政院院长及军事委员会委员长职务，经国民政府和国民党中央委员会加以慰留，给假一个月藉资疗养。
张学良陪蒋介石回南京，就被交军事委员会处分。12月31日，军委会军法会审，判处张学良徒刑10年，剥夺公民权5年。4天之后，即1937年1月4日，又命令特赦，交军委会严加管束，说这次特赦是应蒋介石的请求，这一场“审张”、“赦张”又“管束”的丑剧，实际上是给蒋介石一个体面的下台阶。由于张学良的轻信，加上他只想到表明自己是出乎公心，并非私仇，也有那么一点江湖义气，就送蒋介石回南京，从此便失去自由。杨虎城被逼于1937年6月辞职，遣送欧洲考察。到抗日战争爆发后，杨认为蒋介石可能会履行诺言，便不顾个人安危，于1937年11月毅然携眷回国。杨回国后，便被拘禁，直至1949年9月，蒋介石在逃离大陆前，密令毛人风将其杀害。
对“西安事变”，蒋介石是很痛心的，他认为：
“此次事变，为我国民革命过程中一大顿挫。八年剿共之功，预计将于二星期（至多一个月）可竟全功者，几乎唤于一旦。而西北国防交通、经济建设，竭国家社会数年之心力，经营敷设，粗有规模；经此变乱，损失难计。欲使地方秩序、经济信用恢复旧观，又决非咄嗟可办。质言之：“建设进程，至少要后退三年。可痛至此！”
西安事变也是对蒋介石与宋美龄的关系的一次严重考验。尤其是宋美龄在关键时刻挺身而出，力排众议，并甘冒风险，亲赴西安，面会张、杨稳定局面，终于化险为夷，使西安事变得以和平解决。这其中，固然是中共中央及张、杨等人抗日救国的决心和远见起了关键的作用，但是，宋美龄在事变发生后所表现出来的勇气、意志以及为解决事变所作出的不懈努力都是应该肯定的。宋庆龄女士在此后说过一句话：“蒋宋之间，开始并没有爱情，但是我认为现在有爱情了。美龄真诚地爱蒋，蒋也真诚地爱她。”这个评论是比较客观的，公正的。
“西安事变”和平解决后，蒋介石于1937年1月2日由南京乘飞机去奉化老家溪口静加治疗。“居溪口一月寓慈庵”。2月2日，蒋介石由溪口到杭州受X光的检查，以疗治他在西安事变中越墙时所受的背上的跌伤。9日他赶赴上海，就某骨科专家用夹骨的疗法，以医治他的脊骨。12日他飞往南京，筹备中央执行委员会全体会议。在这段期间，蒋介石对“剿共”和抗日问题上的态度已有显著变化。1937年1月，国民党军队已中止了“剿匪”，撤销设在西安的西北“剿匪”总司令部，另设军事委员会西北行营，任命顾祝同为行营主任。l月31日，顾祝同直接打电话向蒋介石报告了“周恩来要求派代表来，其意在协商共军接受政府收编事宜”。蒋介石回答说：“在政府立场，姑且每月支付二、三十万元的军费，由杨虎城间接颁发；共军番号暂时照旧，其驻军地点及收编事宜，视情况再作商量。”但是“反共”这一点．；蒋介石始终没有放弃。他在2月8日给顾祝同关于征求共产党的同意的指示中说：“最要注意之一点，不在形式之统一，而在精神实质上统一；一国之中，决不能有性质与精神不同之军队。简言之，要其共同实行三民主义，不作赤化宣传工作。若在此点同意，则其他当易商量。如彼与兄面谈，可以此言直接相告。盖以总理与越飞共同声明中，越飞已承认中国不能施行共产主义，而赞成三民主义也。”这个时候，蒋介石的态度最集中地反映在他2月5日的日记上，在这一天的日记中，他说当时五项方针：“一、对内避免内战。然一遇内乱，即不放弃勘乱安内之责。二、政治、军事仍应渐进，由近及远，预定3年至5年内为统一时间。三、不说排日，而说抗战。四、加强军队之训练。五、分省物色品行方正之人才。”
蒋介石口口声声要“物色品行方正之人才”，而他自己就算不上是个“品行方正”的人。他表面上答应“今后决不剿共”，背地里却又指示属下“一国之中，决不能有性质与精神不同之军队”，他“特赦”了张学良，却又将其“看管”起来，而且一“看管”就是几十年之久，蒋至死也没解除。
1937年2月，第二次国共合作谈判开始，中共方面的谈判代表是周恩来。正式谈判之前，中国共产党于2月10日致电即将召开的国民党五届三中全会，提出了实现国共合作抗日的五项要求和四项保证。五项要求是：一、停止一切内战，集中国力，一致对外；二、保证言论、集会、结社之自由，释放一切政治犯”三、召集各党各派各界各军的代表会议，集中全国人才，共同救国；四、迅速完成对日抗战之一切准备工作；五、改善人民生活。如果国民党“能毅然决然确定此国策”，中国共产党“为着表示团结御侮之诚意”，作出以下四项保证：一、在全国范围内停止推翻国民政府之武装暴动方针；二、工农政府改名中华民国特区政府，红军改名为国民革命军，直接受南京中央政府与军事委员会之指导；三、在特区政府区域内，实施普选的彻底民主制度；四、停止没收地主土地之政策，坚决执行抗日民族统一战线之共同纲领。
这四项保证是以毛泽东为首的中共中央为取得国内和平、实现驱逐日寇出中国这一任务而采取的重大让步。这种让步是正确的，也是必要的，充分显示出中国共产党人为了国家和民族的利益不惜牺牲局部权益的博大胸怀。这个让步，目的是取消两个政权的对立，以便于加速实现对日作战，加速形成一致对外的抗日民族统一战线。在作出重大让步的同时，中国共产党又坚持了自己的原则，也即：中国共产党对红军和革命根据地保持绝对的领导权。这一原则，关乎中国共产党的存亡，当然是绝对不可轻言让步的。中共中央的电报发出后，立即受到全国各界民众的热烈拥护。当时，连国民党内的许多党员和一部分上层人士也对此表示理解和欢迎。
2月15日，国民党召开五届三中全会，讨论国共关系和对日关系问题。会上，国民党同民主派和以江精卫为首的亲日派之间展开激烈的斗争。宋庆龄、何香凝、冯玉祥等提出“恢复孙中山先生手订联俄、联共、扶助农工三大政策”。汪精卫则提出坚持“剿共”的政治决议案。
经过斗争，于2月21日通过了一个“根绝赤祸案”。这个决议案中，国民党虽然没有确定坚定的抗日方针，但其对内外政策都作了一些改变。在对内政策上，基本上确定了停止内战和国共合作的原则，表示要扩大民主，修改选举法。蒋介石还发表了关于言论及出版的自由、集中人才、释放政治犯的声明。在对外政策上，蒋介石表示“如果让步超出了限度，只有出于抗战之一途。”这是国民党第一次提出“抗战”这个词，比起二中全会上蒋介石所说的“牺牲未到最后关头，决不轻言牺牲”是前进了一步。这次会议是蒋介石由内战独裁和对日不抵抗政策，向着和平民主和抗日的方向转化的开始。至此，全国抗日民族统一战线已经初步形成。
国民党三中全会后，周恩来于3月下旬去杭州，与蒋介石谈判。周恩来表示了共产党愿与国民党合作的诚意，重申了关于两党合作的原则立场，向蒋介石提出了十一项书面要求和六项口头声明。蒋介石则竭立回避应解决的具体问题，只表示原则上同意国共合作。他提出不要提国共合作，只提共产党与他合作；要求共产党拿出一个与他永远合作的办法；并示意可以把共产党合并于国民党。他说，这个问题解决了，其他问题都好办。周恩来明确表示，国共两党合作到底的最好办法是制定一个共同纲领，作为双方行动的准则。蒋介石让周恩来起草这个纲领。周恩来遂返回延安，起草共同纲领，并与蒋介石约定在庐山商谈。
国共两党合作问题虽然没有具体达成协议，但内战是可以停止了。因此，中共中央于4月15日发表了《告全党同志书》，明确指出“全国人民与中国共产党‘停止内战’的目的已经实现了，中国革命新时期的第一阶段，基本上已经结束，今后发展阶段的任务是巩固国内和平，争取民主权利，实现对日抗战。”
6月4日，周恩来到庐山与国民党会商国民大会代表问题。并在宋子文、宋美龄、张冲参加下，与蒋介石谈判。蒋介石根本不提共同纲领问题，而是提出：一，两党合作的形式问题。由他指定国民党干部若干人，共产党提出同等数量干部，共同组成一个国民革命同盟会，他任主席，有最后决定权；两党一切对外行动与宣传，统由同盟会讨论决定，然后执行。共同纲领亦由同盟会讨论；若同盟会工作顺利，将来可视情况，扩大为国共两党分子合组之党，并与第三国际发生关系，代替共产党的关系。二、军队问题。由共产党根据以前关于国共合作的声明，先发表对外宣言，然后南京政府发表三个师的番号，并委任师长。三个师仍照十二个团编制，人数可容纳四万五千人。在三个师之上设政治训练处，负责部队指挥。朱德、毛泽东离开红军出国留洋。南方各游击区由共产党派人联络，经国民党调查后，对部队进行编遣。原领导人离开部队。三、陕甘宁边区问题。蒋介石坚持由国民党方面人员担任边区政府的正职长官，副职由边区自行推举。
蒋介石提出可由林伯渠担任。另外，蒋介石还表示，狱中共产党员，可由国民党分批释放；由共产党提定共产党出席国民大会代表人选，但不能以共产党的名义出席；共产党干部可以参加国防会议等。周恩来当然不会同意蒋介石的无理要求。16日，周恩来向中共中央汇报谈判情况后，即返回了延安。
6月25日，中共中央重新拟定与国民党谈判的方案，在一些问题上作了让步。原则上同意组织国民党革命同盟会，但要求先确定共同纲领、以便奠定同盟会及两党合作的政治基础；在承认共同纲领的基础上，同意国共两党各推出同等数量的干部组织最高会议，以蒋介石为主席，承认其依共同纲领有最后决定权；对同盟会将来发展趋势及与第三国际关系，不加反对，但必须保持共产党在组织上、政治上、思想上的独立性。并提出，从张继、宋子文、于右任三人中选一人任边区政府正职长官。还提出红军改编后，朱德为指挥官等。此方案电告蒋介石后，蒋介石仍坚持红军改编后设立政治训练处，负责指挥部队，因此谈判始终未达成协议。
在国民党五届三中全会上，国民党内部高层人士就国共合作问题发表了不少高论，国民党各派之间也展开了激烈的争论。宋庆龄、何香凝、冯玉祥等人提出的“恢复孙中山先生手订的三大政策案”中明确指出：“近半年来，送接中国共产党致我党中央委员会书函通电，屡次提议国共合作，联合抗日，足证团结御侮已成国人一致之要求……应乘此机会恢复总理三大政策，以救党国于危亡，以竟革命之功业。”宋庆龄还曾以《实行孙中山的遗嘱》为题在会上发言，斥责了患有“恐日病”的以汪精卫为代表的一些政客，指出，为了抗日，必须实行孙中山的三大政策。同时，她严厉驳斥了“抗日必先剿共”的滥调，她说：“这是多么荒谬！我们要先打断一只手臂之后再去抗巳吗？”
这次全会，虽然不得不声明了对日要抵抗。对内要和平的主张，但在对待共产党的态度上，国民党及蒋介石个人实质上并无根本转变，只承认国共两党可以在“目前最低限度之办法”之下进行一些“商榷”。这一态度，蒋介石国在日记中有所反映。他在1937年2月16日的日记中写道；“编共而不容共，抗日而非排日，外交以独立自主为基础。”2月18日的日记又说：“共党非人伦、不道德的生活，与无国家、反民族的主义，必须根绝净尽。”全会闭幕后，蒋介石在对新闻界发表谈话时，也是一面主张开放言论，一面禁止宣传共产主义；一面主张集中人才，一面抵毁共产党和其他抗日党派；一面主张释放政治犯，一面又强迫被捕的中国共产党党员向国民党当局自首。
可以说，西安事变固然改变了蒋介石的一些做法，但却丝毫未能改变他的政治立场。