半個月後，李克農到達洛川，先同六十七軍軍長王以哲談判，達成五項局部性的口頭協定。３月４日，張學良到洛川。他穿的是一身中式便裝，鼻梁上架了一副墨鏡，手拄文明棍。李克農一見他這身打扮，不禁笑了起來：“張將軍，你這是解甲歸田？”
“我是來做大買賣的。”張學良順茬開起玩笑。
“是零售還是整銷？”
“當然是整銷。”兩人朗聲大笑。
話很投機。可談著談著，張學良突然製止李克農關於反蔣的想法：“現在中國的力量幾乎全部掌握在蔣介石手裏，要反蔣哪有力量去抗日？”
“問題是他在阻礙抗日。”
“我看蔣介石也有抗日的可能，因此抗日必須聯蔣。”
“這是個大問題，這樣大的問題我想不是我們倆能決定的，以後再談。”
“那就請你們派出全權代表，最好是毛澤東，或者周恩來。”
李克農沒想到張學良口氣這樣大，頓時臉上不悅：“這好比讓蔣介石到我們的營地去，安全問題誰負得了責？”
“不必請他們來，我可以到膚施（延安）去。或者到靠近你們的中間地帶。”張學良更顯瀟灑。會談一結束，李克農就向中央發報：一、張學良今日晤麵結果甚佳；二、你們與張學良見麵地點已約定膚施，一星期之內由我方選擇彭德懷、毛澤東、周恩來、博古中可到一人出席；三、互派代表到蘇聯，張學良方人選二三日內可派定，由張學良方電告；四、為擴大國防政府抗日聯軍，便利接洽多方關係起見，我方可選擇一灰色而能負相當責任者由張學良給以灰色名義常駐西安；五、去蘇聯路線已電告盛世才，商討並詢飛航線。中央當天複電，同意談判結果，並要他到山西石樓前線當麵報告。
毛澤東、張聞天等領導都隨軍東征在山西前線。周恩來也在３月初渡河來到石樓，準備參加中央政治局會議。李克農趕到石樓，把情況一說，毛澤東脫口誇讚：
“搞得不錯，很有成績。”又轉臉望著周恩來：“全權代表的事，大概非恩來莫屬了。”其餘紅軍也都點頭。李克農仍然作陪。
１９３６年４月９日下午，張學良同王以哲和衛隊長孫銘九，秘密來到膚施。他們在一座天主教堂裏等候著。當延安的寶塔被夜幕掩沒後，周恩來和李克農到達了。
他倆都換上了便衣，周恩來穿著黑色中山服。雙方的衛士長對問暗語：“天空落一鳥，來客是何人？”“為持蘇武節，關中曾牧羊。”
雙方寒暄後，在教堂一個套間的桌子兩邊坐下。張學良的衛隊長在外麵警衛，紅軍的警衛部隊控製了飛機場，在會談結束前，任何飛機不得起飛。周恩來說：
“我是在東北長大的。”
１９３６年４月９日，中國共產黨委派周恩來為全權代表，與張學良在陝北膚施（今延安）舉行聯合抗日救國會談，達成了聯合抗日的協議。圖為會談地點。
“我了解，聽我的老師張伯苓說過。”
周恩來反覺奇怪：“張伯苓怎麼是你的老師？”
張學良毫不避諱：“我原來抽大煙，打嗎啡，後來聽了張伯苓的規勸，完全戒除了，因此我拜張伯苓為師。我和你是同師門了。”
周恩來打量著張學良，看他微胖，滿麵紅光，不像傳說中的“花花公子”和紮嗎啡針的樣子。張學良幽默一笑：“我這裏還有位共產黨的代表劉鼎先生！”
周恩來向來有記人名不忘的特點，可怎麼也記不起有個叫劉鼎的人。當“劉鼎”往他麵前一站，他一把握住“劉鼎”的手，這不是闞尊民麼：“原來是你呀，想不到在這裏見麵了！”
“首長好！”劉鼎強抑著激動，他有滿肚子的話要說，但此時隻說了三個字。他１９３０年年初從蘇聯回國，就是向周恩來報的到，而後又在周恩來的直接指揮下，在上海特科工作。１９３１年周恩來去中央蘇區後，他們四年多沒見麵了。而這四年中，他們各自經曆了殊死搏鬥。闞尊民從敵獄中出來後，經人介紹到張學良那裏工作，並與黨組織接上了關係。
會談極其保密，屋內隻有張學良、王以哲、劉鼎和周恩來、李克農五個人。
張學良談到抗日須聯蔣、聯閻時，周恩來聚神地聽，目光閃爍，說：“有道理，但是要和毛主席商量，這個問題正在研究中。”對此，張學良悶了一陣，暫時沒說什麼。
對互派代表問題，張學良也同意：“請你們趕快派有政治頭腦而色彩不濃厚的人常駐我那裏。”他最苦惱的是缺乏幹部：“你們派多少人來我都歡迎，我派一個人去，身邊就沒有人了，我一個也不派。”
周恩來說：“我們一是窮，二是人少，文化又低，很多人不識字。文化水平在你們那裏不成問題，軍事知識、政治知識也很豐富。由於我們窮，才不得不隨時隨地地注意培養幹部，這樣才稍稍解決目前幹部缺乏的問題，否則更不行了。”
張學良還是懇求一番。周恩來又說：“即使你有幹部也要自己培養幹部，我們現在辦紅軍大學，你可以辦軍官訓練團。紅大上麵將來可以辦抗日大學，軍官團上麵也可以辦抗日大學。兩邊都有抗大，可以合在一起成為聯合的抗日大學。”張學良高興起來。