與華清池的起事軍同時，趙壽山帶領部下突入省黨部憲兵團，憲兵隊長金德奎逃走，最終同雷劍邦一同被俘獲；宋文梅帶領部下包圍西京招待所，將所有住在此地的中央大員扣押。遠在上海的宋美齡剛剛結束一場晚宴，心里油然有些不安。蔣介石在蔣孝鎮的帶領下逃上驪山。得知蔣介石逃走的消息后，張學良大發雷霆，要求起事軍一定要找到蔣介石。在遲遲沒有消息的情況下，張學良決定在12日早9時還未找到蔣介石的話，就以死謝罪。搜山部隊找到了蔣孝鎮并在其指引下找到藏在山洞中的蔣介石。馮欽哉并沒有執行楊虎城要其駐守潼關的命令，背叛楊虎城；東北軍駐洛陽炮八旅穆遠亭竟向中央軍警備司令告密，背叛張學良。經過討論張學良決定冠以此次軍事行動“兵諫”稱謂，并通電全國。
張學良宣讀了“八項主張”，被扣押的中央大員均在“八項主張”上簽字，以示支持。蔣介石被帶到楊虎城綏靖公署扣押。驚魂未定的蔣介石要求張學良、楊虎城即刻護送他返回南京，均遭拒絕。得到消息的中共中央因事發突然，不知事件詳情，暫未發表任何意見；國民政府在何應欽的操控下決定武力討伐張、楊。得知情況后的宋美齡一行人連夜由上海返回南京，以穩定
國民黨中央親日派的激進舉動。
張學良回到公館，趙一荻已經焦急地等待多時，餐桌前兩人回憶起美好往事，張學良表示愧對趙一荻。被扣押的蔣介石從睡夢中驚醒，要來紙筆寫下了?“以死殉國”的遺書。張學良、楊虎城得知穆遠亭和馮欽哉叛變的事情后，大發雷霆，重新排兵布陣，以防中央軍進攻。宋美齡抵達南京，與親日派激烈爭辯后，決定先由私人顧問端納前往西安一探虛實。趙文青失蹤后，楊虎城派人尋找依然一無所獲。張學良萬萬沒有想到事變后的情況會是如此不堪，隨后來到蔣介石處，請求蔣介石答應自己的“聯俄、聯共、一同抗日”的主張，但蔣介石仍然避之不談。