戰事曠日持久，雖然孫良誠部用了最大的勇氣守住陣地，可援兵不到，近處的友軍按兵不動，士兵和中下級軍官多有些不滿。此時劉鎮華部，正調來援軍，準備將孫良誠部驅往渭河以北。情報來源非常可靠，孫良誠得知，敵兵若真如此，國民軍能否守往陣地很難說，再下去，彈藥不說，光是士兵的吃喝也成問題，守下去實在困難，遂生退兵之意，他將各旅指揮官和參謀長召集到指揮部，商量退兵與否。
蘇俄顧問直接說：“總司令不可如此，一旦退兵，將不可收拾，我們已經打到這個份上，況且現在秋雨綿綿，不久，馮總指揮援兵若到來的話，誰來打這個先鋒。”
有一參謀說：“後退不妥，可當前形勢嚴峻啊。”
蘇俄顧問說：“可是城內李、楊二位將軍，其情況比我們更為艱難，若我們一退兵，敵人攻城部隊肯定要利用這一機會，西安城恐難再保。”
孫良誠聽得直點頭，可是蘇俄顧問又想不出什麼切實可行的辦法來。
大家默默瞅著孫良誠，許久，他對眾人道，“後退不該，可形勢逼人，為免全軍覆沒，沒有他途可走。”話畢，孫良誠命參謀起草後撤命令。一會兒，命令寫好，各旅參謀正準備回去執行時，不料，孫良誠突然跺腳大哭起來。眾人上前不知何意，急忙相勸，最後孫良誠聲音哽咽說：“不行，絕對不行，現在馮總司令已經離開五原，正向西安行動，後續友軍也向西安趕來，他們絕不會像方振武和馬鴻逵那樣不仁不義，隻是不知他們何日入陝。李虎臣、楊虎城兩位將軍守城已經幾個月，他們率弟兄困守城中，盼救援之心切，必定超過我們，我們今天一退，必定影響全軍士氣，整個國民軍也將蒙受恥辱，而武漢方麵的北伐革命，也要受到影響。現在是革命的緊要關頭，我不能下命令後退，就是死，也要死在這裏。好吧，你們中若有人想退卻，我也是同意的。這非同一般意義的退卻，而是沒有辦法，但就我個人而言，我決心以死報國，流盡最後鮮血。”
孫良誠一番話講出來，在場各旅參謀無不動容，決心效仿總司令，誓死報國。一參謀當眾撕掉撤退令。
孫良誠決意死守，再發電報，向馮玉祥報告目前處境，電文中表示同敵人決一死戰。馮玉祥深知孫良誠的英雄氣概，可他隻能命令行軍部隊加快速度，以空言安慰，另外，他為防萬一，電告孫良誠不可接近火線一千米。
這時有從城中逃來一名教師，代表城內民眾，冒死來到孫良誠的指揮部，哭訴城內守軍民眾的苦處。孫良誠聽後，更是難受，但目前也拿不出什麼解決辦法，隻能死守陣地，等待援軍，共同攻城。
援陝部隊在孫良誠又苦撐十餘天後，陸續到達。先期為劉汝明，後為孫連仲，與友軍相見，抱頭痛哭，真是悲喜交加。
劉鎮華得知援陝國民軍大隊已至，慌了手腳。國民軍三路人馬，加緊攻擊。劉汝明部人馬經韋曲、大兆，一直攻打到劉鎮華的總指揮部東十裏鋪。劉鎮華見大勢已去，急向東退去，兵敗如山倒，攻城部隊見總司令東逃，亦四散潰竄。劉鎮華率殘部急往潼關方麵撤去。
國民軍大局已定，各觀望部隊紛紛出兵。孫良誠因為方振武打仗滑頭，十分惱火，決意不讓方的部隊過渭河。為此，孫良誠永不原諒方振武，以至到了後來，馮玉祥為大局著想，可仍沒說服孫良誠。
孫良誠越戰越勇，其先頭部隊，追劉鎮華至潼關外一個小鎮上，才得馮玉祥令班師回來。
西安城內，堅守半年有餘，11月初，楊虎城聽得城西北角有槍炮聲，斷定援軍定是和攻城的部隊接上火了，急中生智，調兩個團，乘夜攻出南門。可守城部隊終因體力不支，被敵人打了回來。李虎臣意欲再攻，楊虎城認為情況不明，還是保持體力為上策。
此時，西北已入初冬，雪又降得早，城中官兵麵臨凍餓，城中初雪後，有許多饑民上街後，倒下就再也起不來了。可官兵守城者，無一動搖。
11月27七日，槍聲大作，敵攻城部隊在援陝的國民軍強大攻擊下，全部潰逃。28日，困守8個月的西安古城，終於解圍，城中軍民歡聲震天。
然而，城池雖得，卻滿目瘡痍，幾個月來，軍民死傷者達四萬餘人，到處是累累白骨。漸漸恢複體力的楊虎城將軍，見戰爭給人民帶來如此災難，心情沉重，含淚寫下詩句：“長安困守餘薪膽，不寐中宵望鬥牛，掃去攙槍出水火，青銅劍血染仇讎。”
後來，為悼死難官兵，西安軍民舉行了大祭。
馮玉祥、於右任率軍民數萬，將古城死難軍民埋於城內東北隅。楊虎城送挽聯稱：“生也千古，死也千古；功滿三秦，怨滿三秦。”
馮玉祥於1927年1月26日返抵西安，總指揮部設在“紅城”。
此城舊名為“皇城”，為滿洲防兵駐地，後為督署。於右任入陝後，將此城更名為“紅城”。由此見出西安革命的氣氛之濃
此時，國民黨、閻錫山、唐生智的代表均圍著馮玉祥。馮對閻錫山的代表南桂馨最為熱情，原來他是想讓他回去講些好話，鼓勵閻錫山參加革命。南桂馨回去後，連說馮玉祥赤化了，連城都更名為“紅城”。閻錫山一聽，又做起觀望勢來。
此時，守城功臣楊虎城秘密出走。
於右任知曉後，急急向馮玉祥報告，認為無論如何也要把楊虎城請回來。雖然後來楊在共產黨員史可軒及於右任、馮玉祥、鄧寶珊等多次請求下，方又出山，但出山的條件隻要求以北伐為前提。楊虎城的言行，使得馮玉祥大受感動。楊虎城此舉，無奈為之，他見馮玉祥部入主西安後，以主人自居，大有獨自臥榻之態，心存憂慮。
楊虎城的擔心並非多餘。馮玉祥入西安後，為防閻錫山，同時鞏固自己在陝的地盤，不急於出潼關。馮玉祥雖與國民政府的電報頻有往來，北伐軍克武昌後，曾約定同時進兵，可馮暗中卻裹足不前。
奉軍勢力，已沿京漢路達許昌、郾城，而長江方麵，吳佩孚雖然垮台，可直魯軍及孫傳芳的部隊仍與北伐軍激戰於蘇皖。
馮玉祥的計劃是全軍入陝，然後實施援鄂攻豫，會師中原。
當時的國民軍分為五路，中央軍由馮玉祥親自指揮，孫良誠為前敵指揮，其中約八萬人；右路軍以孫連仲為總司令，率其部二萬餘人，並派馮治安、韓德元兩個旅，由陝南出荊紫關，向鄂豫邊境進發，右路軍特別任務，在於打通陝鄂交通線，聯絡武漢方麵的接給；左路軍徐永昌任總司令，率其全部三軍由陝西過河，假道山西，直驅石家莊；南路軍由從閻錫山那裏脫險而歸的嶽維峻為總司令，率原有的國民軍第二軍五萬餘人，其中包括楊虎城、李虎臣、鄧寶珊部，集中漢中，東向豫西；北路軍以宋哲元為總司令，集中後防部隊於寧夏，東聯綏遠南部待命出發，東驅察哈爾、熱河。
這個作戰計劃，在馮玉祥腦海裏形成後，他並不急於執行。
在當時，實施這個計劃，還是十分困難的，可如果考慮北伐革命軍的利益，部分實施還是可行的。馮玉祥所以不願意如此，還是過多的考慮自己經營多年的西北軍的利益。
於右任對此不滿，他對馮玉祥表示，希望他不要老打著自己的算盤。
後來，盡管國民政府多次表示要馮出兵中原，他仍我行我素。
西北軍統一陝西後，馮玉祥也曾表示對革命的信心，但長期形成的軍閥紛爭思想，並沒有受到觸動，他還是把西北軍看成是自己的軍隊。正是由此，馮玉祥得手西安後，采取了觀望態度。同時，對陝西的工農起來革命，馮玉祥深為不悅，認為地主向農民收租子是天經地義的，怎麼能反抗，對周邊起來的反惡霸、鬥地主的革命運動，更是惱火萬分。西北軍到處拉勞工、派款、派糧，也遭到當地農會的反對，一出麵幹涉，馮玉祥便大罵農會不講理。自己的部隊要求民主化，反對軍閥作風時，馮玉祥更是暴跳如雷，認為這有損於他指揮部隊的權威。
不過，大革命風起雲湧，北伐軍節節勝利，也不斷在鼓舞著馮玉祥，在他駐兵陝西時，北伐軍東路軍遂開始了“肅清長江下遊計劃”。