他在听了宋子文、宋美龄与张学良、周恩来会晤的情况后，表示自己是领袖，不能出面与下级谈判，授权宋子文、宋美龄代表他谈判。他还说了３个月后召开救国会议、改组政府、同意联俄联共等条件。
２３日，双方开始正式谈判，蒋方由宋子文出席，西安方面由张、杨、周３人出席。先由周恩来提出中共和红军的６项主张。宋子文听后，表示个人同意，承诺转达给蒋。２４日，谈判继续进行。宋美龄明确表示赞成停止内战。周恩来对宋美龄说：只要蒋介石同意抗日，中共拥护他为全国领袖。并表示除蒋介石以外，全国没有第二个合适的人。双方最后达成了包括停止内战，集中国力，一致对外；改组国民政府，集中各方人才，容纳抗日主张，驱逐亲日派，容纳抗日分子等内容在内的６项协议。
当晚，蒋介石会见了周恩来。周恩来对他说：“蒋先生，我们有１０年没见面了，你显得比从前苍老些。”蒋点点头，叹口气，然后说：“恩来，你是我的部下，你应该听我的话。”周恩来回答：“只要蒋先生能够改变‘攘外先安内’的政策，停止内战，一致抗日，不但我个人可以听蒋先生的话，就连我们红军也可以听蒋先生的指挥。”蒋对周作了三点表示：（一）由、宋、张全权代表他与周解决一切。（二）停止“剿共”，联红抗日，统一中国，受他指挥。（三）他回南京后，周可以直接去谈判。他还保证：“决不打内战了，我一定抗日。”本应由他在协定上签字，但他在同宋子文、宋美龄商谈时，已表示：他以“领袖人格”作保证，不作任何书面签字。
经过三方的共同努力，西安事变得到和平解决。张、杨两将军因领导和解决了西安事变，“有功于抗日事业”，而成为“千古功臣”。
蒋介石准备回南京，但是，东北军和西北军的高级将领不相信蒋介石的诺言，于２５日联名给宋子文写了五封信，说商定的条件必须有蒋介石的签字，“中央军”必须首先撤至潼关以东才能放蒋，否则虽然张、杨答应了，大家也誓死反对。蒋介石看到这封信大惊失色，立即派宋子文去见张学良，宋恳求尽快放蒋离陕，宋子文要求蒋介石答应不对张、杨二位将军予以处罚，为了尽快回南京，蒋当着宋子文和张学良的面，承诺不给以处罚，还要给东北军军费８０００万元。这天下午，张为防意外，决定立即放蒋，他还决定亲自陪蒋回南京。杨虎城虽不同意，但他一向尊重张学良，不便反对，和张一起去机常和蒋。蒋介石在西安机场见到有两千多人齐集在那里，急忙对张、杨说：“我答应你们的条件，我以领袖的人格保证实现，你们放心。假如以后不能实现，你们可以不承认我是你们的领袖。”接着他重申了一遍所答应的６项条件。他还说：“今天以前发生内战，你们负责；今天以后发生内战，我负责。今后我绝不剿共。我有错，我承认！你们有错，你们亦须承认。”同行的宋子文一拍胸脯，说：“如果委员长不兑现，你就找我，我也做担保。”
蒋介石在张学良陪同下乘飞机离开西安，在洛阳过了一个圣诞之夜后，于１月２６日回到南京。他要陈布雷赶快杜撰了一篇《训词》，于２７日发表，而假称是２４日在西安对张、杨当面讲的。《训词》中竟然说：这次事变得以如此结局，是由于张、杨“勇于改过”，是张、杨之“人格与精神，能受余此次精神之感召”。随后，他声称要引咎自请处分，并请免去本兼各职。国民政府和国民党中央表示慰留，给假１个月。他返回奉化老家养伤，在回溪口时，把张学良同机押解到溪口，软禁起来。他还命陈布雷执笔为自己撰写了《西安半月记》。
此时的蒋介石，已把“领袖人格保证”抛到九霄云外了，他将张学良软禁起来。蒋介石派人示意张应写请罪书，张无奈，写了一封给蒋的信，说“愿领受钧座之责罪”。蒋介石将此信交给国民政府军事委员会，接着组成高等军事法庭会审张学良，以“首谋伙党，对于上官为暴徒胁迫”的罪名，判处有期徒刑１０年，褫夺公民权５年。蒋介石为表示“宽大”，具呈国民政府请予“特赦”，并请责令张“戴罪图功，努力自赎”。结果，张学良被“交军事委员会予以管束”，从此失去了自由。
东北军代表米春霖和西北军代表李志刚要求见蒋并释放张学良，蒋介石对这些人很客气，为他们鸣放鞭炮，设宴席为他们接风，但对释放张学良的要求，不做回答，只是勉强见了一面，对他们说：“汉卿是我的好朋友，像亲兄弟一样，我不能亏待他，只是他年轻，小事情聪明，大事情糊涂，只因读书太少的缘故，我留他在这里多读书，你们回去吧。”这些代表扫兴而归。
宋子文也出面劝说，请蒋介石放张学良。这主要是考虑到他的承诺。宋是基督教徒，对自己的信誉很看重，而且他与张学良的私交较深，如果不能将张释放，就不但对不起朋友，也将使自己因失信而影响威信。因此他到溪口，拜见蒋介石，报知蒋的侍卫，侍卫说“委员长身体欠佳，望改日再来”。几经周折，宋子文已经知道蒋介石准备赖账，但还不死心，决心等下去。蒋介石知道宋子文有不见自己不罢休的意思，就让俞济民到溪口，用最优厚的待遇和物品款待，另外又专门派人领着宋子文在溪口游历。宋子文也是无可奈何。
评析：
张学良为了逼蒋抗日，以拯救民族危亡，进行兵谏，发动西安事变；从大局出发，接受中共中央的建议，与周恩来、杨虎城一起同宋氏兄妹谈判，和平解决了西安事变，从此结束了内战，走向全面抗战。张、杨“有功于抗日事业”，是“千古功臣”。蒋介石把以“以领袖人格担保”的承诺当作戏言，秋后算账，将张学良软禁，非君子之举，不仅有负于张学良，而且有负于整个民族，也降低了自己的人格。蒋介石本来可以与西安事变一起作为有“领袖人格”的伟人，名传千古。然而，由于他违背自己的承诺，对张学良进行秋后算账，却使得他自己在史书上与“小人”为伍。
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