张学良则坚不动摇，进一步声泪俱下地谏诤道：“自东北易帜以来，我对委员长耿耿忠心，服从训令。当前的国策，是团结抗战或分裂内战，必须明确择定，这对国家和民族的前途，对个人利益的前途，都是成败攸关。只有领导全国团结抗日，才是委员长振兴国家的唯一正确的道路。我有为委员长牺牲一切的决心！”但蒋介石却是铁石心肠，一心“剿共”，绝不考虑张学良的话。他对张看了看，冷笑道：“不要再讲了！我听不下去！”事情至此，已无法以和平商谈和争论的方式解决联共抗日和停止内战问题。一个是热血沸腾，满腔热忱，寄望殷切；而另一个则是心如铁石，顽固不化。下一步的进程，要么张学良妥协，要么进行兵谏，二者必居其一。此时张学良心中已在酝酿着兵谏的念头。
12月9日，西安学生举行“一二·九”运动一周年纪念，上街游行请愿，先到西北“剿总”，再到杨虎城绥靖公署和省府，要求停止内战，一致对外。接着游行队伍向临潼华清池行进，欲直接向蒋介石请愿。途中一个学生被军警打伤。游行队伍激愤异常，迅速冲出城门，向华清池急进。蒋介石听到这个消息后，命令张学良，如果学生不听劝阻，就开枪射击。原话是：“如学生不听，可用武力制止。”张学良听此命令后，及时于灞桥赶上游行队伍，极力劝阻学生，但学生不听，一定要到华清池见蒋。张学良心中焦急万分，沉痛地对学生慷慨陈词谓：“请你们相信我张学良，我和你们是一样的心情，你们的要求，就是我的要求，也许我的要求比你们更迫切。你们的意见，我一定给你们转达到。你们请回去，我保证一星期之内，达到你们的要求。”学生们听到张的恳切讲话和许诺后，就回头进城，避免了一次大惨剧。
华清池兵谏
至此，张学良已下定决心扣蒋了。
张学良于10日到华清池见蒋，报告在灞桥对学生的讲话和学生请愿情况。蒋却对张责备说：“一人绝不能做两方面代表而站在中间。所谓信仰领袖，应如此乎？”同日蒋又写下一则日记曰：“对张学良说话，不可太重。张学良为人大事精明，而心志不定，可悲也。”蒋似乎也感到张学良有可能因他咄咄逼人而生变，因而应注意分寸。但总是未曾预卜到事变终会发生。
10日晚，张学良对其幕僚应德田说：“委员长太差了，竟要对爱国学生开枪，昨晚我把学生的请愿内容向他报告，他不但不接受，反而说我不站在他的立场上说话，不代表政府，而代表学生，失掉了国家大员的身份。我尽了最大的努力，他坚持错误到底了，非强制不能扭转。”
应问：“那么，我们怎么办呢？”
张答：“我们逼他，把他抓起来，逼他抗日。”这一手，蒋介石无论如何也没想到。应接着又问：“抓起来逼他抗日，他答应了又怎么办呢？”
张又答曰：“他答应了，仍拥护他作领袖，联共抗日；不答应对他不利，他不能不答应啊！”应说：“即使他答应了，他以后对副司令还能信任吗？对副司令能不想法报复吗？这件事要考虑周全。”张说：“对个人不能想得太多，只要他答应停止内战，一致对外，我们总会有办法的。现在这样，他逼我们“剿共”，我们简直没办法。我们还能再和共产党打仗吗？”
这时应德田还和张学良谈到杨虎城。张告诉他，半年以来，他们已推心置腹，无话不讲了，说杨虎城和他完全一致，“什么都可以合作了。”这样，张、杨两人便最后决定临潼捉蒋。
11日清晨，张学良政训处副处长黎天才到临潼见蒋，又受蒋申斥一顿。蒋自己说：“黎谈话时，对剿匪方针表示怀疑，与汉卿昨日所言者，如出一辙，知其受毒已深，痛切戒斥之。”所申斥的内客，据黎自己回忆，是：“西安已成红城，政工人员所司何事，闹到这种地步？”上午，张学良又带白凤翔和刘桂五到临潼见蒋，目的是令白和刘认清路径，但对蒋则说派二人到热河去发动敌后游击战，向蒋请训。白当时任骑兵师长，刘任白之团长，极忠于张学良。去前已把捉蒋计划告诉了他两人，叫他两人在华清池认清路径，以便直入蒋室，将蒋抓住，但决不许伤害蒋。下午3时许，张学良又打电报调刘多荃一○五师第二旅旅长唐君尧自平凉到西安。唐乘张学良波音专机于5时抵西安，等学良约四个小时。旋奉张命率孙铭九特务团具体负责兵谏之事。他为此向他的老婆撒了一个谎，说是今晚要陪师长等打一夜的牌，原因是师长输了钱，不许走，没有办法。张的卫队一营则于灞桥配合行动。
杨虎城负责城内任务。主要是解除省公安局、宪兵第二团和北门火车站上过往的蒋军，扣押飞机场蒋方飞机，拘留西京招待所蒋介石的军政要员。为此张、杨请蒋之军政大员到新城大楼赴宴。
蒋介石于11日晚召张学良到华清池赴宴，蒋观张行色匆遽，心甚疑之，并记日记曰：“余思汉卿今日形态之奇异，但终不明其故”，并“嘱以行辕警卫加严”。遂决计次日离开西安（但没有来得及）。
11时，张学良将黎天才、第四处处长卢广绩、办公厅副主任洪钫和应德田叫到张学良住处金家巷楼下客厅，对他们宣布立即捉蒋。在宣布之前简单地讲述了时局和蒋之不抵抗政策的错误，说明只有联共抗日，才能救国。“11月在洛阳，最近在临潼，我屡次向委员长陈说停止内战，一致抗日的必要，要求他改变政策，做领导全国抗日的领袖，他非但不予考虑，反而表示要将错误坚持到底，对日投降，对内剿共。现在，他竟然还要硬逼我们打内战，彻底打内战；不听他的，他就要把我们调离西北而后加以消灭。我们怎么能听任他的摆布呢？我已经和杨主任商定，实行兵谏，把他抓起来，现在就开始行动，我们一起到新城去。”以新城大楼为指挥部。由缪征流于公馆坐镇。
张到新城大楼后，就与杨虎城一起指挥捉蒋军事行动。同时叫黎天才、卢广绩、高崇长、洪钫、应德田起草八项主张的宣言稿。最后由黎天才将稿拟出，等待十二日捉蒋后，立即发出。
唐君尧、孙铭九、刘桂五等人于12月12日凌晨2时许率部亲到临潼指挥。晨5时，孙铭九率卫队营副商亚东、张万山和连长王协一及卫士五十名冲进华清池。蒋的卫队立即进行抵抗。蒋此时正穿睡衣作床上运动。闻枪声急令人打探。蒋初认为是红军煽动东北军一部所为，非张学良有计划行动。便决定先逃到后山，暂避一时，以图躲过，由侍卫官竺培基、施文彪二人扶着从后门逃走。但后门正锁着，一时无暇开锁，便只好跳墙。翻过墙后，不巧正坠入深沟，蒋摔坏腰椎，疼痛难行，勉强走到一个小庙前，由蒋孝镇背着登山东行，经半小时，攀上东麓山顶，择一平坦地稍事休息。蒋不慎，失足陷入一洞穴，才可容身，又杂草丛生，蒋就趁势躺下，正好藏以观变。此处现修建了兵谏亭，游人如流，颇为拥挤。
孙铭九的冲击，并不顺利，刚到头道门就被蒋的卫队发现，开始枪战，二道门蒋的卫队更早有准备，组织火力网阻击。孙见势不妙，就分兵两路，一路由连长王协一率领，包围禹王庙，将宪兵缴械；一路由孙自己带领强冲击二道门。待冲过二道门进入蒋的卧室时，蒋已逃走。孙见蒋的假牙未带走，被窝仍然温暖，知蒋尚未逃远，急命卫队四处搜寻，未见踪影。这时唐君尧也已赶到蒋的住处。唐在蒋的卧室里发现两封电报，一份是张群打来的，大意是：“欧洲多事，英美无暇东顾。”第二封是对宋哲元的态度尚不清楚。还有一份假想的未来抗战的战斗序列，共分成七个方面军。唐便用电话告知张学良、杨虎城。张、杨听到后，也都十分着急和不安。当张、杨了解到以上室内情况和蒋的汽车未动时，断定蒋未自杀，是逃走了，但也逃不远，一定是翻墙逃到山中去了，便立即命令唐赶快搜山。
首先在山腰上捉到蒋介石的侄子蒋孝镇，孙铭九用枪逼问他：“委员长在哪儿？”蒋孝镇吓得回头向东望一望。8时许，卫队班长陈思孝搜到蒋藏身之洞，有人要向洞开枪，陈制止之。此时蒋怕开枪，乃大声说：我就是蒋委员长。并说：如你把我当俘虏，可把我枪杀，但不得稍加侮辱。陈即大喊一声：“报告团长，委员长在这儿啊！”孙铭九跑过去一看，只见蒋介石上身穿一件古铜色的绸袍，下穿一条白色睡裤，面色苍白，冻得发抖，正从一个山洞里钻出来。蒋于《西安半月记》中则说孙铭九曾向他“跪而泣，连言请委员长下山”。
这时，唐走到蒋近前立正行礼，甚是恭肃。并报告说：“报告蒋委员长！千万不要难过，这次东北军不是闹兵变，也不是暴动或赤化，主要是张副司令要请委员长到西安去主持抗战大计！”蒋介石于大石旁见唐对他执礼甚恭，不由得向唐凝视一阵，接着就轻声问了一句：“你是谁？”唐立即答出番号和名字。蒋氏听罢，一面点头，一面沉思。
唐见蒋冻得发抖，立即请蒋下山。蒋听罢，望了唐一眼，便慢慢地点了一下头，并声音微弱地说了一声“好”！已不见当日威仪了。唐便挽扶着蒋绕道华清池墙外下山，怕蒋看见院内尸体。到了大门口后，就赶紧请蒋上轿车回城，已是上午9时至10时的时辰了。
唐一路上尽量想办法和蒋说话，解释兵谏的目的。但蒋只是点头静听不语，对于是否纯属兵谏，或者有否生命之险，他还未能真正清楚，故对唐的话反应冷淡。
十七路军也于城内依计而行，顺利完成任务。将蒋的随从大员蒋鼎文、朱绍良、陈诚、陈调元、蒋作宾、卫立煌、陈继承、万耀煌等扣押于西京招待所。侍从室主任钱大钧也自华清池押到招待所拘留。蒋秘书萧乃华中弹身亡。宪兵三团团长蒋孝先恶贯满盈于华清池就地处决。十七路军则于城内将宪兵二团团长杨镇亚处决。对此，人心大快！
邵元冲于招待所跳窗外逃，被击毙。蒋百里有事刚到西安，也同被扣押。
捉蒋以后，张学良立即通电全国，提出著名的八大主张，同时向中共中央电告已将蒋介石捉住。于是全国活跃起来，政局呈现动荡局面。
八大主张电报是给国民党中央执行委员会、林森主席、各院部、绥靖主任、各省主席、团体及报馆打的。前面的电文写得激昂慷慨，激动人心。文云：“东北沦亡，时逾五载，国权凌夷，疆土日蹙，淞沪协定屈辱于前，塘沽何梅协定，继之于后。凡属国人，无不痛心。近来国际形势多变，相互勾结，以我国家民族为牺牲。绥东战起，群情沸腾，士气激昂。于此时机，我中枢领袖应激励军民，发动全国之整个抗战，乃前方之守土将士，浴血杀敌，后方之外交当局仍力谋妥协。自上海爱国冤狱爆发，世界震惊，举国痛愤，爱国获罪，令人发指。蒋委员长受群小包围，弃绝民众，误国咎深。学良等泣涕进谏，累遭重斥。昨日西安学生，举行救国运动，竟令使警察枪杀爱国幼童。稍具人心，孰忍出此。学良等多年袍泽、不忍坐视，因对介公最后之诤谏，保其安全，促进反省。西北军民一致主张如下：
一、改组南京政府，容纳各派，共同负责抗敌；
二、停止一切内战；
三、立即释放上海被捕之爱国领袖；
四、释放全国一切政治犯；
五、开放民众爱国运动；
六、保障人民集会结社一切政治自由；
七、确实遵守总理遗嘱；
八、立即召开救国会议。
原电签名，只有东北军和西北军几位高级将领。后来发电报时，又加上了所有蒋介石在西安的随从人员陈诚、蒋鼎文、卫立煌、陈调元、万耀煌等人。
上午10时，唐陪蒋到西安绥靖公署所在地新城大楼后，唐即进去报告，张学良立即出来施礼迎接，表示歉意！同时希望和蒋谈救国大计。但蒋却拒绝和张谈判，并且态度倔犟，说话赌气，例如说什么“我不是你的长官，你不是我的部下，你不要叫我委员长。你承认我是你的长官，我现在就命令你的部下马上把我送走。否则，……你就是叛逆，将我枪杀好了。我没有什么话和你讲。”说完后就用手捂着耳朵，伏在桌子上，不再听张学良说话。然张对蒋谈此事变动机，是为革命救国，不是叛变，要求谈判，并说“即是敌人，亦有谈判余地”。蒋则愤然曰：“敌人尚有话可说乎？尔以余为何如人？余岂能屈于叛逆？”张学良曰：“此间事非我一人所能作主，乃多数人共同之主张。我今发动此举，当交人民公断。倘国民赞同余等之主张，则可证明我等乃代表全国之公意，委员长即可明我等之主张为不谬，请委员长退休，由我来干；如舆论不赞同，则我应认错，请委员长再来收拾。余始终自信为无负于委员长之教训。现在请委员长息怒，徐徐考虑之。”
蒋闻交人民公断，非常恼火，愤怒责问张学良：“尔妄想国内民众舆论能赞同尔等叛乱乎？尔自称为革命，叛逆亦可称革命乎？”然后蒋对张即进行利害轻重之陈述，要张学良自留身后之路，谓：“尔犯上作乱如此，又将何以率属？何以为人？尔能保部下之不效尤尔今日之所为者以施于尔身乎！……今日以后，茫茫大地，何处是尔容身之所？尔真生无立足之处，死无葬身之地矣！”张学良听后，顿时变色反问蒋介石：“尔尚如此倔强乎？”蒋则又反问张：“何谓倔强？余为上官，汝为叛逆，国法、军纪对汝叛逆均应执行惩罚。余身可死，头可断，肢体可残戮，而中华民族之人格与正气不能不保持。余即代表整个民族四万万人之人格。尔小子何知，乃视余今日之正气为倔强乎？尔如有勇气，则立时毙余。”
张闻蒋这一段反责的话以后，据蒋自己说，是“低头不语。移时间：‘真无考虑余地乎？’”应德田对此没有记载。蒋并“挥之日‘去休！’”而王氏所编蒋氏年表则说张学良是自己提出走的，张说：“尔真无考虑余地乎？余去矣。”蒋才挥手令去。蒋是尽量把自己打扮得英勇和威武一些。
下面，蒋就张要他搬家和吃饭之事，进一步强硬起来。后张学良因为杨虎城部下冯钦哉和王敬哉投降中央军，怕蒋于杨虎城处被劫走，便劝蒋移居高公馆，以保蒋之安全。张学良对蒋说此处不安全，请蒋换一个住处。蒋言“余不需汝保护”，并闭目不理。半小时后，张又请蒋吃饭，蒋则拒之曰：“余生已五十年矣，今日使国家人民忧危至此，尚何颜再受人民血汗之供养，而食国家之粟？况义不食敌人之食！”张见此况，久而辞去。邵力子即进室劝蒋辞职。蒋表示回京后可以向中央辞职，但在部下劫持之下，决不辞职。他说：“余信人太过，疏于戒备，使国家蒙受重大损失，回京以后，当然向中央引咎呈辞，并请严加议处。但断不能在部下劫持之形势下，在西安表示辞职。即彼欲要挟余发布何种命令，或答应何种条件，余亦宁死不受胁迫。余若稍事迁就，以求苟全性命，将何以对四万万国民之付托耶？”
此时黄埔八期宋文梅又来劝蒋和张学良谈判。蒋更侃侃而谈，以炫耀他的人格：“我在学校如何教诲尔等？尔当能忆之。革命者所恃为人格，余今不能苟全性命以亏损人格。在校如何教，自身即应如何做。若行不顾言，何以为人师乎？”
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