最後，孫銘九在驪山的一個山洞裏找到了蔣介石，隻見他全身凍得發抖，抬頭看了孫一眼又趕緊避開，說：“你打死我吧。”孫銘九說：“不打死你，叫你抗日！”此時，蔣介石的臉色蒼白，赤著雙腳，上穿一件古銅色綢袍，下穿一條白色睡褲，渾身都是塵土。
東北軍行動的同時，楊虎城指揮的十七路軍將士也沒有閑著，西安城內的中央軍政要員陳誠、朱紹良、衛立煌等10多人也全部被拘禁。
12日上午8時半左右，唐君堯、孫銘九、譚海等人把蔣介石押送到新城黃樓。蔣因驚嚇過度，不能步行，宋文梅和孫銘九隻好攙扶著把他送到房裏。
蔣介石麵色蒼白，赤腳著鹿皮底圓口便鞋，左右足踝處都有荊棘劃傷的血痕，因翻牆跌傷，腰直不起來。他們把他扶到椅子上坐下後，孫即辭去，向張、楊兩將軍報告經過。
上午9時半左右，張學良來到新城黃樓，看望蔣介石，向他說明兵諫原因。蔣見張來，神色突變，仍呆坐椅上，繼續出聲長籲。張學良對他說：“委員長，受驚了！”蔣介石不答。
張學良繼續說：“我們受全國人民的要求，發動這次事變。我們內心純潔，完全是為國家著想，不是為個人利害打算。現在，希望委員長能平心靜氣，勇於改正錯誤，聯合全國力量，堅決抗日，以爭取民族生存，則學良和全國人民於願足矣。”
當張學良說完，蔣才呐呐地說：“你既為了國家，應先送我到洛陽，送我到洛陽再談。”張學良繼續說：“今日之事，豈容搪塞了事。我們仍希望你勇於改過，群策群力，共赴國難。如果仍然執拗不悟，堅持己見，就隻有讓群眾公裁了。”
蔣介石一聽由群眾公裁，立即對張學良說：“過去我待你那樣好，現在，你竟想把我交群眾公裁，你既然說是為國家，你還是把我先送回洛陽再談。”說完後，蔣就閉目坐在椅子上，不再說話。談話沒有什麼結果，張學良辭出。
當天中午，蔣介石向宋文梅提出，他要見陝西省主席邵力子。事變後，邵力子被軟禁在西安綏署衛士隊隊長室內。張學良看過蔣介石後，於上午10時看望邵力子，表示慰問，說明對蔣兵諫的目的是抗日救國，並介紹蔣被扣後態度頑固，請邵力子去勸說蔣改變態度，接受抗日要求。恰巧蔣介石也要見邵，邵力子立即去到新城黃樓見蔣介石。
邵緩緩地對蔣說：“今天已經發生了這件事，希望委員長仔細考慮。由於日寇的不斷入侵，已經激起了國民的憤慨，如果政府還不想辦法去抵抗，自然會釀成變故。現在設法彌補，尚未為晚。”
邵力子離開後，蔣介石向宋文梅要紙筆。他默想了一會，便提筆給宋美齡寫了一份像遺囑式的電文。全文如下：
美齡吾妻：
餘決心殉國。餘死後，餘之全部財產由汝繼承。望善視經國、緯國兩兒，有如己出，以慰餘靈。願上帝賜福予汝。
蔣中正
另一份遺囑是寫給蔣經國、蔣緯國的，內容為：
經國、緯國吾兒：
餘隻承認宋美齡為餘惟一之妻，務望汝等以生母待之，則餘雖死於九泉下亦瞑目矣！
蔣中正
蔣介石寫好電文後交給宋文梅，讓宋轉交張學良拍發出去。他依然沒準備讓步，讓他擔心的已不是自己的生死而是宋美齡和兩個兒子。當時蔣緯國在德國學習，蔣經國在蘇聯已斷音訊。
下午，南京派來的36架飛機在西安上空低飛示威。飛機掠過新城黃樓時，機聲震耳欲聾，蔣介石臥床靜聽，當宋文梅告訴他是洛陽來的飛機時，蔣介石露出得意之色說：“我估計政府飛機一定會來西安的。”
12日這天，張學良去看蔣介石三次，蔣介石根本不容他說話。有一次還厲聲斥責張學良說：“我不是你的長官，你也不是我的部下，你不要叫我委員長。你要承認我是你的長官，我現在命令你馬上把我送走，否則，任憑你把我殺了，我同你沒有別的話講。”蔣甚至用手捂著耳朵，說：“我不同你講話，我不同你講話。”
蔣介石的頑固態度令張學良十分尷尬。在蔣介石決心以死抗爭並向妻子交代後事的同時，張學良也想到了宋美齡。在西安事變當天，張學良同楊虎城等19人聯名致電南京中樞後，張學良還以個人的名義給宋美齡發了一份電報：
蔣夫人賜鑒：
學良對國事主張，當在洞悉之中。不意介公為奸邪所誤，違背全國公意，一意孤行，致全國人力、財力，盡消耗於對內戰爭，置國家民族生存於不顧。學良以待罪之身，海外歸來，屢盡諫諍，率東北流亡子弟含淚剿共者，願翼以血誠促其覺悟。此次綏東戰機，舉國振奮，介公以國家最高領袖，當有以慰全國殷殷之望，乃自到西北以來，對於抗日隻字不提，而對於青年救國運動，反橫加摧殘。竊思為國家，為民族生存計，不忍以一人而斷送整個國家於萬劫不複。大義當前，學良不忍以私害公，暫請介公留住西安，妥為保護。耿耿此心，可質天日。敬請夫人放心，如欲來陝，尤所歡迎。此間一切主張，文電奉聞。揮淚陳詞，佇候明教。張學良叩。