面对西安事变，南京方面的反应也很迅速。12日当晚，南京国民党中央常务委员会和政治委员会举行了紧急的临时联席会议，通过了两项强硬的决议，决定“褫夺张学良本兼各职，交军事委员会严办”，而“关于指挥调动军队归军事委员会常务委员兼军政部部长何应钦负责”。随后，何应钦公开就任讨逆军总司令，调动大军向西安大举推进，并动用大批飞机轮番轰炸潼关至西安线上的渭南县城和赤水车站等，毁房无数，炸死军民数以百计。张学良、杨虎城不得不将孙蔚如、冯钦哉、董英斌、刘多荃等部迅速集中到西安一带，准备作战，并请红军主力一面监视胡宗南、毛炳文各部中央军，同时抽一部速往延安、甘泉接防。红军、东北军、17路军军事上三位一体的局面由此形成。
一方面军事形势异常严峻，另一方面无论是张学良、杨虎城，还是中共中央，都很快发现自己对西安事变可能引起的反响的估计太过乐观。注意到国内国际舆论，包括苏联公开的舆论大多同情南京和蒋介石，中共中央已经意识到必须在公开场合保持第三者姿态，以便于居中调停，争取和平解决。17日，张学良用飞机将周恩来接到西安，双方除具体讨论了军事合作的问题外，着重讨论了与南京方面接触和商谈的条件问题。张学良明确表示，只要蒋介石放弃过去的主张，毅然主持抗日工作，他便马上绝对拥护蒋，服从蒋；即使为此要受惩处，他也绝对坦然接受。