张学良对蒋介石实行“兵谏”，并非要打倒他，伤害他，而是诚心诚意地爱护他，想把他从误国误民的歧途上拉回来。
还在当年6月间的一次讲演中，张学良猛力抨击国民党内盛行的“为了个人的地位和金钱”而“拥护领袖”的庸俗风气，主张“拥护领袖是把意见贡献领袖，把力量交给领袖；本着真理正义可以向领袖诤谏，甚至如古之为人臣者以尸谏，亦所不辞”。
这不是张学良的表面文章，而是他的肺腑之言。
西安事变就是他对这些言论的兑现。他为了国家和民族，在西安事变前多次向蒋诤谏，恳求他放弃“攘外必先安内”的误国政策。当一再诤谏失败后，他便和杨虎城将个人的生死荣辱置于脑后，毅然发动“兵谏”，用武力迫使蒋介石停止内战，一致抗日。
1、扣蒋的准备
张、杨在发动“兵谏”前几天，在绝对保密前提下，做了一些必要准备。
蒋介石来西北前，对张、杨与中共和红军的关系已耳有所闻。不过，蒋自信他与张学良的关系非同一般，认为张绝对可靠，不会出问题；对杨虎城，则不无戒心。他到西安后，没住在主要是由十七路军负责防守的西安城内，而下榻在东北军防区内的华清池。
华清池位于临潼县城南，骊山北麓，距西安城25公里。当年华清池有两道门，分内外两院。蒋当时“只带了十八名卫士，连侍卫官在内，持有武器的至多不会超过二十五人”。
这些人住华清池内院；华清池外禹王庙里住着中央宪兵一个排。
蒋住在内院五间厅，和他住在一起的有侍从室主任钱大钧、侍从室组长蒋孝先以及十多名秘书、参谋等人员。而临潼一带的驻军是东北军一〇五师（师长刘多荃），张学良的卫队一营（营长王玉瓒)也被派驻这里，以加强对华清池的防守。
张、杨在研究“兵谏”行动部署时，最初酝酿由十七路军派人去临潼捉蒋，杨虎城曾命令他的特务营营长宋文梅做捉蒋准备。
后来考虑怕十七路军夜间去临潼捉蒋与东北军部队发生误会，捉蒋任务便改由东北军执行；十七路军则负责扣押住在西安城内的蒋系军政要员，解除城内蒋军武装。
张学良选择最忠实于他的人去执行捉蒋任务。
被张指定为捉蒋的总负责人是东北军一〇五师师长刘多荃，他的部队就住在临潼县城及其附近；直接指挥捉蒋行动的是东北军骑兵第六师师长白凤翔及其所辖团长刘桂五，此二人出身绿林，机智勇敢，经验丰富，对张忠诚。
当时白凤翔驻防甘肃固原，“兵谏”前张电令其赶来西安。参与捉蒋的，是守护华清池大门的卫队一营和守护张公馆的卫队二营（营长孙铭九是张学良的亲信）。捉蒋人选确定后，张曾带领白凤翔、刘桂五去华清池，名义上是他俩将去热河打游击，行前聆听蒋的指示，实际上是让他俩熟悉华清池地形和蒋的居室位置。
12月9日后，张、杨积极准备“兵谏”，但行动十分谨慎。
“兵谏”计划只向他们最信赖的极个别高级将领作了透露，在表面上他们不动声色，一切如常。12月9日晚，张、杨在城内易俗社戏院举行戏曲晚会，招待南京的文武大员欣赏地方戏秦腔。
2、张、杨初步协商的政治主张
12月11日，张、杨确定12月12日晨6时发动“兵谏”。这天张仍到华清池去与蒋周旋，并决定当晚张、杨在新城大楼宴请在西安的南京军政要员。那天因为蒋介石要最后确定“剿共”军事计划，留张学良、陈诚、卫立煌、陈继承等吃晚饭，饭毕，时间已经很晚。他们又赶到新城大楼畅饮谈笑，一直到晚10时宴会才结束。
张学良从新城大楼回到金家巷公馆，才正式向他的高级将领们宣布“兵谏”计划。这天晚间，东北军除何柱国军长未找到外，其他高级将领于学忠、王以哲、刘多荃、缪徵流、董英斌等均到会。
张学良除向其高级将领作动员外，也向他身边的几位亲信幕僚说明了“兵谏”的决定。这几个人是应德田、黎天才、卢广绩、洪钫。
之后，他就带领这些文武要员前往新城杨虎城公馆，“兵谏”指挥部设在那里。缪徵流被留在金家巷张公馆坐镇。
当11日晚招待南京要员的宴席结束后，杨虎城派汽车把赵寿山接到他的官邸，接着又把孙蔚如（三十八军军长）、李兴中(绥靖公署参谋长)等找来。此前，孔从洲、宋文梅已在杨的官邸。
午夜过后，张学良一行十余人分乘几辆小轿车来到新城杨虎城寓所。
一场震惊中外、影响深远的伟大历史事件就要在古城西安爆发了。
张学良、杨虎城在新城指挥扣蒋军事行动的同时，还指定黎天才、卢广绩、高崇民、王菊人、应德田等起草通电稿，准备扣蒋后向全国发出，阐明这次行动的宗旨和主张。
这些人就通电的有关内容展开了讨论：
“(一)对这个事件应怎样称呼？有人主张叫一二一二革命运动，有人主张叫双十二抗日革命运动，名称定不下来，号外、通电无法拟稿，时间又刻不容缓，后来研究用‘兵谏’二字，大家觉得合适。”
“(二)关于八项救国主张的商讨。在两广发动反蒋军事行动时，杨曾派他的秘书蒲子政去见韩复榘和宋哲元，当时经过商量提出了三方一致同意的六项主张：
（1)改组南京政府，容纳各党各派共同负责救国；(2)停止一切内战；(3)释放一切政治犯；(4)开放民众爱国运动；(5)保障人民集会结社一切政治自由；(6)立即召开救国会议。
准备在反对蒋介石武力进攻两广、赞同两广抗日主张的通电中列入。当时，因为张学良滞留上海，通电未及发出，两广事变即被蒋介石镇压下去。这天早晨，十七路军方面便将这六条提出商量。大家对这六条无异议。
后来觉得这是一个爱国运动，对于沈钧儒等人须积极营数，便作为第三条列了进去。
对于后来公布的八项主张的第七条大家商量较多。
因为估计到南京政府要给我们戴个‘赤化’帽子，以此在国内各实力派中孤立东北军和十七路军；同时国内各实力派也必然注意到我们同共产党究竟是什么样的关系，所以就加了‘确定遵守孙总理遗嘱'一条，以表明这是国民党范围内的事，以防止南京政府的造谣，也有利于争取国内各实力派的同情。”
在大家讨论研究基础上，通电稿最后由黎天才拟出，大家讨论，略作修改，于12日捉蒋后向全国发出。
3、惊险的捉蒋过程
孙铭九接受扣蒋任务后，即着手做行动准备。12月9日学生游行请愿时，经张学良同意，他派连长王协一令排长王振东，率领20名士兵跟随学生队伍前进，保护学生。当学生们在中途被张学良劝阻回城后，这20名官兵没有回城，住在西安城东的二十里铺。10日上午，孙铭九再次去华清池附近察看形势，令王协一连长带领30名士兵到二十里铺，与王振东排长会合，加强力量，并前进到灞桥，缩短与华清池距离。
11日，孙铭九根据张学良指示，派卫队二营副营长商亚东率领约一连人去灞桥，与王协一连长等会合，并限于日落前到达宿营地。当晚9时，他又派两辆载重汽车去灞桥待命，供卫队营行动时乘用。
11日深夜，孙铭九在金家巷张公馆领受捉蒋任务后，去白凤翔家约定了出发时间与会合地点。12日凌晨2时，白风翔、刘桂五和孙铭九一同乘车，向临潼方面驶去。
车行约半小时到灞桥，商亚东率领的卫队营近两个连的队伍已在这里集结待命。孙铭九向商亚东、王协一等简要说明有关情况后，向卫队营官兵作了动员。
这支由奉系军阀演变而来的队伍，还残留着许多封建影响，仍由张学良个人维系着。在孙铭九看来，所有东北军官兵都应该忠实于张学良。
他就是从这个角度向卫队营官兵作的动员，他说：
“今天我们到华清池去，是为了救副司令。委员长不抗日，也不叫我们东北军抗日，我们副司令向他请求停止内战、一致抗日，他不但不接受，反而把我们副司令扣押起来。我们今天去华清池，是要把委员长扣起来，逼他抗日，营救我们的副司令出险。保护副司令的安全是我们卫队营的神圣职责，我们一定要完成这个极其重要的任务，一定要扣押住委员长。但要注意，绝对不能把他打死。”
听完孙铭九的动员，官兵们情绪异常激愤。
孙铭九作完动员，便根据白凤翔师长指示，率领100多名卫队营官兵奔向临潼，向华清池冲去。
当时的具体战斗部署是：
由王协一连长率领30名官兵乘第一辆汽车，负责解除华清池大门外岗哨武装，堵住各门窗的出入口，逐次将院内岗哨缴械，然后再来协助孙铭九；由孙铭九带领部分人乘第二辆汽车直奔蒋的住处（五间厅），进入房中请蒋出来，说是有叛兵闹事，副司令为他的安全着想，请他避开这里进城里去。如不顺利，则用武力挟持出华清池，架到车上；由商亚东带人包围院外禹王庙的中央宪兵，并警戒华清池周围。
清晨四五点钟，王协一和孙铭九分别乘坐的汽车接连驶到华清池门前。此前，卫队一营已将禹王庙内的中央宪兵缴了械。
于是，两营开始向华清池内前进，但遭到蒋的守卫岗哨的武力阻拦，卫队营官兵开枪还击，华清池大门内外展开激战。卫队营官兵先解决蒋介石的卫兵，孙铭九、王玉瓒率部冲入二门内直夺小桥，想从那儿过去，由于被斜对面房中射出的密集枪弹堵住，不得不改换方向，沿着假山小道直上。
在前进道路上，蒋的卫兵从侧房中射出的子弹很密，他们只得匍匐前进。当孙等进入五间厅时，发现蒋介石已不在了。用手摸床上蒋用的被褥还是热的，桌上杯子里还放着蒋的假牙，表明蒋逃走的时间还不长。
在院内各处搜查，未见到蒋的踪影。讯问在搜查中被抓到的蒋的侍从室主任钱大钧和侍从秘书汪日章，都说不知道蒋的下落。当白凤翔将上述情况用电话报告张学良后，张、杨都十分着急，但判断蒋没走远。张命令抓紧搜山，并命令加强对临潼周围的警戒。
原来华清池门口枪响后，蒋介石被侍从官唤醒。他来不及穿衣服，即由侍从人员搀扶着向后墙奔跑。这时枪声越来越紧，还夹杂着机枪声，蒋在侍从人员帮助下越过围墙，跌入墙外沟里，腰部受伤，带伤向后面的骊山逃跑。他在黑夜里摸索前进，被山上哨兵开枪所阻。此时他身边仅剩一名侍卫，还受了伤。
二人爬到山坡下，隐蔽在一个洼坑里。
根据白凤翔命令，孙铭九和王玉瓒分别带领士兵在半山腰见到被截获的蒋的贴身侍卫蒋孝镇，问他：“蒋委员长在哪里？”
他吞吞吐吐地说不知道，孙端起枪威胁他说：“你不说真话，我马上枪毙了你！”他听了这话赶紧回头朝山上看了一眼。孙铭九按着他目指的方向，指挥队伍往山上搜查。
此时天色已明，地形地物可以看清了。跑在前面的卫队营班长陈思孝等看见在一块大石头旁边像有人走动，一会儿又没有了。
他们走到大石头旁，发现洞里蜷伏着一个人，便喊道：“是不是委员长？赶快出来，不出来就开枪了！”
里面连忙回答：“我是委员长，你们不要开枪，不要开枪！”随后钻了出来。
陈思孝便向走在后面的孙铭九报告说：“报告营长，委员长在这里呢！在这里呢！”
孙赶紧跑上前去，见蒋介石刚从洞里出来，弯着腰扶着石头站在洞口，蒋上身穿一件古铜色绸袍，下身穿一条白色睡裤，赤着双脚，脸色苍白，冻得全身发抖。
孙铭九走到蒋面前还未来得及说话，蒋就赶紧说：“你打死我吧！…”孙答：“不打死你，叫你抗日！”蒋接着问：“你们是哪里来的？”孙回答说：“是东北军，是张副司令命令我们来保护委员长的，请委员长进城，领导我们抗日，打回东北去！”
谈到此，蒋若有所悟地说：“啊，你是孙营长，你就是孙铭九？”孙答：“是我？你怎么知道我的名字？”蒋说：“有人报告我的”，他看出孙不伤害他，便接着说：“你是个好青年，…你把我打死好了，你打死我吧，”
孙铭九解释说：“副司令要委员长领导我们抗日，没有叫我们打死委员长。”他催促蒋赶快下山进城，并说张副司令在城里等着呢！蒋坐在地上耍赖，发怒地说：“叫你们副司令来！我腰痛不能走！”
孙见蒋坐着不动，便再次劝他：“此地不安全，请委员长还是赶快下山去吧。你腰痛，我们背你下山。”蒋仍不动，并要马骑。孙示意士兵把蒋从地上挟架起来，拥推着下山。来到华清池，蒋又不愿意进西安城。
卫队营的士兵们把他连推带拉地弄上了汽车。在车里，蒋躺在后座上，张学良派来协助捉蒋的东北军一〇五师旅长唐君尧和张学良的副官长谭海也坐在车里。汽车由临潼直接开到新城绥靖公署，下车后蒋介石被送入早已准备好的住室。
张学良的卫队营在由灞桥去临潼的路上，捉获了由西安城去华清池的原国民党中央宪兵三团团长、现侍从室组长蒋孝先。
到华清池后，经刘多荃师长批准，卫队营将这个双手沾满平津革命青年鲜血的刽子手枪毙了。
4、西安城内的军事行动
孙、王带领东北军卫队一、二营在临潼华清池打响捉蒋战斗后，十七路军在西安城内的军事行动也开始了。
当时，西安城内蒋系和十七路军武装力量的状况是：
蒋的武装力量有杨镇亚率领的中央宪兵二团约1000余人；市公安局长马志超领导的公安总队约2000余人；省保安处处长张坤生指挥的保安部队约1000余人；公秉藩率领的交警总队约千余人；还有国民党中央各部队留守处和特务机关的零星武装，合计7000余人。
而十七路军孔从洲指挥的部队，除警备第二旅三个团外，还有十七路军炮兵团、特务营和教导营，共约8000人。这些部队分别驻在西安南、西、北城和西关。西安东城由东北军驻防。
张、杨决定发动“兵谏”后，杨虎城积极进行准备。他命令西安城防司令、陕西警备二旅旅长孔从洲详细了解西安市郊国民党军、警、宪、特分驻情况，以及西安市区的交通要道和所需警戒兵力。
杨还命令孔从洲在夜间11时后进行一次军事演习，并严肃认真地向孔交待了演习的部署：
“按中央体系军、警、宪、特驻地配置，他们一个营，你就放一个营：他们一个团，你也放一个团。分区演习，占领位置。”
杨反复叮嘱部队演习时必须严守三条纪律：
“一、对东北军不得误会；二、严禁走火；三、部队行动中，如遇中央军宪兵询问，就说进行夜间演习。”
十七路军12日早晨的军事行动按事前分工进行。宋文梅率特务营主要负责扣押南京的军政大员。
12日凌晨，宋在营部等待张、杨行动命令时，特务营一名连长突然来电话，说有一队全副武装的警察约七八百人，已从市公安局涌出正向东行进，问如何处理？恰巧此时开始军事行动的命令已下达，负责解除宪兵、警察武装的部队已开始行动，宋文梅便和特务营的李锦峰连长、王子中排长等率部队奔向中央军政大员下榻的西京招待所。
他们包围西京招待所时，天将破晓。宋文梅命令李锦峰在外面严密监视，不准任何人出入招待所。他带领经过挑选出来的几十名士兵冲进招待所内，迅速解除了那些国民党军政大员的武装，除准女眷继续留在原住房间外，其余人都集中到大餐厅内，并进行查点。
当时查到的有陈调元、卫立煌、蒋鼎文、蒋作宾、朱绍良、陈继承、蒋百里、萨镇冰等人，还有国民党铁甲车司令蒋锄欧、国民党中央委员蒋伯承；但是没有查到住在招待所内的陈诚、邵元冲和万耀煌。
宋文梅命令特务营士兵分头在所内严密搜索，结果在大餐厅后面烧火室一个木箱里找到了陈诚，在万耀煌妻子住房的橱柜中找到了万耀煌。至于邵元冲，原住招待所楼下南排房间里，夜间听到枪声，他因不明事变真相，便越墙逃跑，又不听士兵制止，当逃至招待所西面的公园东边围墙时，被流弹击倒。
当宋文梅赶到，邵已不省人事，送至医院抢救，不久便死亡了。负责执行解除城内宪兵团、保安司令部、警察大队、省政府长驻宪兵连武装及占领西郊飞机场任务的是陕西警二旅五团。
他们在郑培元团长指挥下，除抽部分兵力警戒南、西、北城外，令第一营解除北大街警察局和派出所及西安火车站护路大队武装；令第二营解除警察分局及派出所和宪兵二营营部及钟楼附近警察第三大队武装；令第三营解除西大街公安分局及派出所和宪兵第五连武装。
12月12日拂晓开始行动时，由于对方毫无准备，十七路军以迅雷不及掩耳的闪击战冲入对方营房，对方措手不及，大约只用了一个小时就胜利完成了缴械任务。只是第一营在解除西安火车站护路队、第二营在解除宪兵第五连和钟楼附近警察第三大队武装时，发生了较为激烈的战斗，双方互有一些伤亡。
十七路军控制了火车站、邮电局等要害部门；接管了西关机场，扣留了所有飞机和飞行人员；查封了国民党各大银行在西安的分行；还扣押了邵力子、晏道刚、曾扩情，枪毙了中央宪兵二团团长杨镇亚。
5、兰州事变
张、杨在发动西安事变的同时，还发动了兰州事变。
当时甘肃省会兰州既驻有中央军胡宗南部，也驻有于学忠任军长的东北军五十一军，于学忠兼任甘肃省主席和川陕甘边区总司令，任甘肃省绥靖公署主任的则是蒋的嫡系将领朱绍良。
西安事变前，朱绍良、于学忠及其三个师长均被调到西安参加军事会议，事变爆发时他们都不在兰州。12日凌晨，张学良给在兰州的解方（五十一军中校参谋，张学良的抗日同志会成员）发去“亲译”特急密报，密码是用解方与张直接专用的密码本。
电文大意是：
“军事会议破裂，我与杨主任合作，已将蒋介石及中央军的诸将领扣押，发表了八项救国主张。”
电报要求解方“转达五十一军：立即在兰州响应西安的行动，发表声明拥护八项主张，并立即切断朱绍良的绥靖公署和南京政府的联系，把中央嫡系在兰州的军队、党部、公安部队一一律缴械，将其主要人员看管起来等等。”
同一天，在西安的于学忠也给在兰州的五十一军参谋长刘忠干发了内容相同的电报。
解方通过刘忠干发动五十一军在兰州采取行动。12日晚7时，五十一军的三个师分头行动，缴了胡宗南部两个团的武器；查抄了绥靖公署、省党部、公安局和在兰州的特务机关，并把他们的头目集中起来看管；还控制了飞机场。
同时，发表声明拥护张、杨在西安的行动和八项救国主张。
至此，西安事变兵谏环节就此结束，陕甘局势基本被张学良、杨虎城控制。