宋子文抵達西安后，立刻見到了蔣介石，并轉交了宋美齡的信，并向張學良承諾盡快讓宋美齡到西安進行談判。12月22日宋美齡在宋子文、戴笠、端納的陪同下飛往西安。宋美齡在張公館稍作停留，痛訴張學良后前往高桂滋公館，見到了被扣押數日的蔣介石，兩人熱淚盈眶。當日晚宋美齡同周恩來徹夜談判，以求盡快解決事變帶來的危機；并決定次日與張學良、楊虎城等進行三方會談。與此同時，陜北的窯洞里賀子珍為毛澤東產下一名女嬰。
12月23日至24日，張學良、楊虎城、宋美齡、周恩來等人在張學良公館進行正式談判，談判達成改組南京政府、釋放七君子等五項協議，但蔣介石仍未在協議上簽字。圣誕前夜，周恩來提出要求要面見蔣介石，宋美齡答應了這個請求，安排了蔣介石與周恩來之間十年后的重逢。東北軍、西北軍的下級軍官得知張學良在蔣介石未簽訂協議的情況下答應放蔣介石離開，毅然向張、楊二人發難，要求蔣介石必須簽字。為了不再生事端，張學良決定圣誕當日下午離開西安，雖遇到孫銘九等人極力阻攔，但仍堅持親自護送蔣介石返回南京。
孫銘九阻止張學良未果，繼而前去通知周恩來，載著周恩來前往機場。到達機場時，只剩楊虎城一人，周恩來悔之晚矣。張公館管家老吳認定張學良此去無返，而趙一荻還盼有一絲希望。12月26日抵達南京的蔣介石宴請了張學良，并迫使張學良寫下了請罪書，并暗中通知最高法院院長居正即刻審判張學良。張學良被軍事法院判處有期通行十年，宣判兩小時后，蔣介石便特發赦免書，并將張學良軟禁起來。宋美齡、宋子文對蔣介石不守信用的做法非常失望，端納也向蔣介石辭行歸國。人們終于在冰層下找到了趙文青和鐘本鳴的遺體，楊虎城一家前往冰湖追悼。徐世良也如愿參軍，柳葉兒跟隨劉鼎加入共產黨。
國民黨五屆三中全會召開，國共第二次合作初步形成。在中國共產黨倡導的以國共合作為基礎的抗日民族統一戰線的旗幟下，投入了全國抗戰。
楊虎城應蔣介石命，出國考察，后被殺害于重慶歌樂山。張學良一直被蔣介石軟禁55年。