張聞天和毛澤東對聯合楊虎城及其西北軍即十七路軍的工作也很重視。楊時任西安綏靖公署主任、第十七路軍總指揮，是陝西實力派的領袖。1935年12月，黨中央就派汪鋒持毛澤東的親筆信去見楊虎城，提議“共組抗日聯軍，設國防政府”。1936年3月中旬，張聞天、毛澤東等中央領導人在山西前線聽取了北方局聯絡處長王世英的彙報，了解到北方局幾年來對十七路軍做了不少工作，有較好的基礎。《八一宣言》發表以後，1935年10月，北方局即派申伯純同楊商談聯合抗日，經多次磋商，已於1936年2月同楊達成紅軍與十七路軍共同抗日、互不侵犯的四項協定。3月晉西會議肯定了北方局同楊聯合的方針和工作。4月5日在瓦窯堡召開的常委會上，又著重討論了對楊聯合的問題。楊虎城在1927年國共分裂後，仍然堅持孫中山“聯俄、聯共、扶助農工”的三大政策，保護了一些共產黨人。他曾有要當賀龍的願望，申請加入共產黨。中共中央“允其加入”，可惜未能履行入黨手續。1928年10月9日中共中央給東京市市委的信中說：“楊虎城，中央已允其加入，交由你們執行加入手續。”轉引自馮建輝：《中共中央曾批允楊虎城加入共產黨》，載《黨史研究資料》1987年第10期。馮文分析楊未能履行入黨手續的原因是中央信件到達日本較晚，而楊於1928年11月中旬以前已回國。1931年他任陝西省主席時，還任用共產黨員南漢宸為省政府秘書長。九一八事變後，他多次請纓赴前線抗日，均遭拒絕。他對蔣介石的獨裁統治和“攘外必先安內”政策是堅決反對的。所以，張聞天在會上指出，對楊虎城的聯共抗日應充分估計，要看到在國民黨部隊的將領中，國共分裂後“能保存我們同誌者是很少的”。肯定楊虎城是可靠的同盟者。同十七路軍“我們可以誠懇談判，困難可設法同他解決，表示對他好意”。張聞天還提出，十七路軍“受威脅時”，紅軍“可配合行動”；對十七路軍的工作應抓緊進行，批示“電台快去”，“林先去西”。據張聞天1936年4月5日在常委會上的發言記錄。“林先去西”中之林，疑即指王世英。會後王世英即赴西安。會後，王世英即赴西安與楊商談，向楊轉告黨中央意見，說明現在蔣介石調軍隊入晉，令張、楊出兵，實即日本帝國主義“廣田三原則”的具體實施，請楊采取“瞞上不瞞下”的辦法應付，十七路軍進入某些部分蘇區後即止，使“你我皆無大損失”；並請楊同張學良改善關係。此後，黨中央又續派張文彬（於8月）、汪鋒（於9月）到西安地區開展對楊虎城及十七路軍的爭取、聯合工作。為進一步加強對十七路軍的統一戰線工作，還成立了由賈拓夫等組成的西北軍工作委員會。在一段時間裏，對十七路軍的統戰工作由總書記張聞天直接領導。
在聯合東北軍和西北軍的同時，張聞天也沒有忽略對其他地方實力派的聯合工作。他在4月5日的政治局常委會上提出，我們對各種派別的態度現在要轉變，我們應該相信在抗日問題上可以結成聯盟。我們不應簡單地痛恨他們，而要爭取同他們在抗日或某些問題上訂立協定。他還具體地指出，“馬占山部隊中可大大活動”；“閻（錫山）、宋（哲元）、孫（殿英）等部分可分化其部隊”；“孫部我們不是替他去招兵買馬，主要活動在抗日問題”；對民團及土匪，負責偵查、情報工作的特科，“可用紅軍名義去活動”。據張聞天1936年4月5日在常委會上的發言記錄。
東征回師以後，中國共產黨同各地方實力派的統一戰線工作廣泛開展起來。到1936年夏、秋，通過各種渠道，先後同宋哲元、劉湘、傅作義、閻錫山、李宗仁、李濟深等都建立了程度不同的聯係。
為了適應與國民黨各派部隊統一戰線日益發展的形勢，1936年7月27日中央政治局會議讚成張聞天的提議，成立了“白軍工作部”，由周恩來負責領導。據1936年7月27日政治局會議記錄。這一機構的建立，進一步推動了共產黨對國民黨軍隊的統戰工作。