12月17日，在张学良、杨虎城的邀请下，中共中央组成以周恩来为团长，博古、叶剑英、罗瑞卿、许建国等人参加的中共代表团到达西安，住在金家巷张学良公馆的东楼。
当晚，周恩来会晤了张学良，次日又与杨虎城进行了诚恳的谈话。周与张不陌生，事变前张曾数次飞往陕北与周见面，双方达成了停战协定，建立了友好的合作关系。而杨虎城虽然从大革命时期就开始与共产党人合作，却没见过中共的领导人。
12月18日下午，在中共驻杨虎城部代表张文彬的陪同下，周恩来前往杨的别墅止园与杨虎城会见。周见杨后，先代表中共中央对杨表示问候，对杨与中共的长期友谊表示肯定，对中央红军到陕后一年多来双方关系的发展表示满意。杨也回顾了多年来与中共的友谊，并问候了中共中央各领导。接着周向杨通报了17日与张学良会晤的情况，并代表中共中央阐述了对西安事变的看法、对前途发展的估计和解决事变的方针，听取了杨对事变发展的看法，研究了紧迫的政治军事形势，提出了应对的措施。
谈话中，杨虎城提到张汉民被红军杀害和红四方面军撕毁合作协定、袭击十七路军的问题。杨对周说：张汉民是共产党员，与红二十五军曾取得联系并进行帮助，为什么被俘后还要被杀？这件事是他一年多来一直想不通的一个问题，过去他也曾向汪峰、王世英等提出过，但他们的解释都不能令他信服。对杨虎城的这两个问题，周恩来答复得非常坦诚，承认是“左”倾关门主义的错误所致，并指出中共处理十九路军发动“福建事变”时犯了同样的错误。周恩来说：“张汉民同志被误杀，不仅使你受了损失，也使我们受了损失，我们在错误路线下牺牲的好同志，不止张汉民同志一个。”周并向杨说明中共如何在遵义会议后纠正“左”倾错误路线以及现在确定的抗日民族统一战线政策。杨还向周问及红四方面军与中共中央的关系问题。周向杨详细说明了红一、四方面军在草地分道的情形和张国焘所犯错误。对初次见面的朋友能讲出党内的矛盾与错误，杨虎城被周恩来这种肝胆相照的真诚所感动。他表示，朋友间的事讲清楚就行了，重要的是加强现在的合作，共同为抗日努力。
周恩来对解决事变的真知灼见和真诚坦荡的政治家作风，使杨虎城非常钦佩，他对人称周为“周圣人”。杨、周二人建立了很好的合作关系，对事变的和平解决起到了很大的作用。
中共中央派代表团去西安前确定的方针是：一方面，建立红军、东北军和十七路军统一的政治军事机制，以稳定西安方面之军心并且做好迎战准备；另一方面，在政治上不采取与南京对立的形式，促其变化。对蒋介石则是“要求罢免蒋介石交人民公审”。所以，周恩来到西安后与张学良、杨虎城商谈的首要问题是如何应对南京的“讨伐”，以及在端纳的联络下，与南京政府进行谈判。
在与张、杨的商谈中，周恩来建议：可以明确提出“保证蒋介石的安全”以稳定局势，争取更多的支持，同时做好军事斗争的准备；由张、杨同南京政府接触联系。张、杨对周恩来所提出的建议与方针都表示赞同。
