1936年4月6日，中共中央毛泽东主席和彭德怀司令员致电张学良、王以哲，通知周恩来、李克农行期及联络地点，提出了这次会谈需要商量的几个问题：
甲、敝方代表周恩来偕李克农于8日赴肤施，与张先生会商救国大计，定7日由瓦窑堡启程，8日下午6时前到达肤施城东20里之川口，以待张先生派人至川口引导入城；关于入城以后之全请张先生妥为布置。
乙、双方会商之问题，敝方拟为：1.停止一切内战，全国军队不分红白，一致抗日救国；2.全国红军集中河北抵御日帝迈进问题；3.组织国防政府、抗日联军具体步骤及其政纲问题；4.联合苏联及先派代表赴莫斯科问题；5.贵我双方订立互不侵犯及经济通商禄步协定问题。
丙、张学良有何提议，祈预告为盼。
7日早晨，周恩来、李克农携电台在警卫队的保护下，从瓦窑堡出发。8日，抵达预定地点肤施城东20里处川口。当时雨雪交加，电台与张学良联系不上，只好与中共中央联系。中共中央闻讯后，从山西石楼发报，直到9日上午才与少帅取得联系。
张学良将军得知周恩来一行到达川口的消息，立即命人从洛川急电驻守肤施的一二九师师长周福成做好准备盛情接待；另外，他亲自驾驶他的专机，带着王以哲军长、刘鼎“参谋”和孙铭九卫队营长从洛川升空飞到肤施，然后派亲信高福源前往川口，将周恩来、李克农及随行人员引导入城。这时，已是黄昏。周恩来、李克农换上便衣，来到清凉山下桥儿沟的一座天主教堂前。
此时，张学良已在教堂门前迎接中共代表。他久闻周恩来是出名的美髯公，加上事前刘鼎对周恩来形象、风度之描述，所以，周恩来一行人出现在眼前，他一眼就认出来，大步向前迎接，紧紧握住周恩来的双手，用不容置否的口吻说：
“你一定是周先生，久仰！”
有关张学良的传奇，周恩来也早有耳，但没有机缘面识，此时初次相见，就被张学良的热情所感染。他持重地打量着张学良，风趣地说：
“张将军，好眼力啊！”
“不，不，”张学良谦逊地说：“谁人不晓共产党中的美髯公啊！”说罢，他大笑不止。
周恩来见张学良如此豪爽，不无感概地说：“初次相见，就感到张将军是个痛快人，有着一种故人相见的亲切感。”
张学良听了，不禁一怔，问：“周先生，这话从何而来？”
“张将军有所不知，我少年时代，曾做过你父亲张大帅三年臣民，对东北人的性格是熟悉的，而且打心里也是喜欢的。”
“原来如此啊！难怪周先生也如此痛快，称得上半个老乡了！”
张学良的部下王以哲见张学良和周恩来初见便如此愉悦，便说：“一个东北人，和半个东北老乡谈抗日，即便是在天主教堂中秘密进行会谈，我看也无需祈祷上帝的保佑了。”
王以哲的趣谈引来双方的笑声，然而张学良却认真地说：“诸位有所不知，我和周先生不仅有半个同乡的情份，还是同一名师的弟子哩。”
在场的人听张学良这话，都愣住了，就是同恩来也有点迷惑。
“周先生不知这其中的原委，”接着张学良讲起了南开大学校长张伯苓先生劝他戒毒，事后拜张伯苓为师的往事，又笑着说：“按照我们祖宗传下来的规矩，先入庙者为长，周先生自然就是我的师兄了。”
“不敢，不敢，”周恩来忙拱起双手：“张伯苓先生一生爱国，迭次声明反对内战。我们这两个弟子当遵师教，为了中华民族的复兴，兄弟阋于墙而外御其侮！”
“好！”张学良肃然转身，指着天主教的大门，“请，周先生！”
在教堂里，张学良向周恩来介绍说：“我这里还有一位共产党的代表刘鼎先生！”
周恩来一看，刘鼎竟是阐尊民！他这时才知道自己熟悉的同志改名叫刘鼎了。于是，周恩来紧紧地握住刘鼎的手说：“原来是你啊！想不到我们在这里见面了。”
“首长好！”刘鼎强抑制着激动的心情，从内心深处迸发出这三个字。此时，刘鼎像一个走失了的孩子见到母亲，多么想紧紧地拥抱最敬受的周恩来副主席啊！原来，1930年刘鼎从苏联回国就是向周恩来报到的，而后，在周恩来的直接指挥下，在上海敌人心脏里进行特殊的战斗。翌年底，周恩来去中央苏区后，刘鼎与周恩来四年多没有见面。在这四年中，他们各自经历了多少艰难曲折、出生入死的战斗啊！但现在，不是他们互相慰问、追忆往事的时侯。此刻，他们要马上进入关系着民族生死存亡的庄严的会谈。
双方参加会谈的人员有：中共方面是周恩来、李克农：东北军方面是张学良、王以哲、刘鼎。会谈是在傍晚时分开始的。双方经过寒暄之后，便在坦率、直爽、诚恳的气氛中进行了。
张学良首先爽快地说：“我自欧洲归国以后，一心拥护蒋介石的独裁统治，曾相信法西斯能救中国。可是经过实践和周围朋友的劝告，特别是李克农先生和刘鼎先生对时局的透彻的分析，我认为我的想法是错误的。”
周恩来留着黑胡须，目光炯炯地静听张将军的讲述。
张学良接着说：“我认为必然实行民主主义，才能唤醒民众。联俄、联共、扶助农工是中山先生积40年的革命经验，我们不能放弃，所以，共产党提出抗日民族统一战线政策，我是赞成的。不过，关于争取蒋先生参加抗日阵线的问题，我和你们有不同看法，在洛川我已经和李克农先生谈过了，意见未能达到一致，所以，特约请周先生亲自谈一谈。”
周恩来听说到这儿，点了点头，表示欢迎地说：“这很好嘛，我们多接触多谈，双方就会多了解多谅解。”然后，他表示：关于统一战线的问题，中共很愿意听听张将军的意见，以便在决策时考虑。
张学良说：“抗日民族统一战线，既然要争取一切可能争取的力量参加，那么蒋先生也应包括在内。他是中国现在的实际统治者，全国主要军事力量都被他掌握，财政、金融、外交等也由他一手包办。我们发动抗日战争，如不把他争取过来，困难是很大的，他势必会与我们做对，甚至可以用中央政府的名义讨伐我们，像在张家口对付冯焕章先生那样。蒋先生的脾气我是知道的，为了自己，他会一意孤行到底的。”
周恩来说：“我们共产党并非不愿意争取蒋先生这一强大的集团抗日，而是考虑到可能性不大。蒋介石在中国面临亡国灭种的紧要关头，却一再鼓吹‘攘外必先安内’，这与满清西太后的‘宁肯赠有邦，不与家奴’的卖国主张如出一辙。所以，蒋介石实际上充当了日本侵略中国的走狗。”
张学良听到这儿，沉吟不语，过了一会儿才缓缓地说：“你们对蒋先生可不甚了解，其实他也有抗日的思想和打算，日本人一再进逼，他也感到难堪，心里也恨。但他长期以来一直固执地认为，必须先消灭共产党，然后才能抗日。因为共产党的一切口号、一切行动都是为了打倒他，所以他若在前方抗日，不免有后顾之忧。这就是他攘外必先安内政策的根据。”
听到此，周恩来肃然起身，历数了蒋介石背叛孙中山先生的三大政策，血腥镇压共产党的种种行径。他说得十分激动，使少帅一时间无言可对。
周恩来长吁了一声说：“这些旧帐我们共产党人不愿意再算了。”张学良接住话说：“对，抗日是当前最紧迫的大事！”
周恩来向张学良表示：只要蒋先生愿意抗日，共产党愿意在他的领导下，捐弃前嫌，一致对外。
张学良高兴地向周恩来表示：“你在外面逼，我在里面劝，一定可以把蒋先生扭转过来。”对此，周恩来也表示赞同。这样，会谈在把蒋介石视为领导全民族抗日的唯一当然领袖这一关键性问题上，双方基本达成了协议。
接着，周恩来进一步向张学良解释：红军的大部分将领都曾是蒋介石的部下，因此，只要蒋介石以诚相待，他们愿意再度服从他的指挥。而后，张学良与周恩来讨论了国共合作的停止内战的条件，达成如下协议：（一）红军全部编入国民革命军；（二）保证使红军保持其战斗力的完整；（三）接受改编的部队也包括所有留在江西、湖南两省和大别山脉中的游击队；（四）红军应得到与国民革命军正规部队同样的待遇；（五）共产党人同意在军队中停止政治活动，停止其他有组织的政治运动，然而共产党员作为个人将保有自己的政治权利和自由，但参加反政府及其领袖活动的权利除外；（六）共产党的非军事人员应该被允许居住在陕北；（七）打败日本以后，红军应和国民革命军享受同样的退役待遇；（八）与日本的战争结束以后，共产党将继续作为一个合法的政党进行活动。
周恩来对张学良说：如果蒋先生仍然怀疑共产党参加抗日统一战线的用意，他周恩来愿意被扣押在西安，作为人质。张学良为周恩来的人格和共产党人的追求所倾倒，答应周恩来：一定向蒋先生报告这次会谈的情况，努力劝说蒋先生同意这一既成事实。最后，他真挚而坦率地向周恩来表示：“我张学良是坚决抗日的，我正在准备与日本人决一死战！”
周恩来说：“我们都是爱国主义者，我们一定要打败日本，挽救中国！”张学良表示接受这一观点，他说：“日本不仅给我的家庭带来了不幸，也给中国造成了民族耻辱。我决不甘心在为中国而奋斗中落在他人后头。然而，我有自己的上级，许多事情以我的地位是不能决定的。但是，我要尽最大努力使蒋先生理解你们。”谈到这儿，张学良与周恩来立下誓约：彼此决不背信弃义。
会谈结束时，张学良为了表示与红军联合的诚意，慷慨解囊，拿出自己的私款3万银元资助红军。而后，他又赠送红军20万法币。
10日清晨4时，张学良与周恩来的历史性会谈结束。餐后，张学良把带来的纪念《申报》60周年印制的我国第一本比较精确的彩色地图册赠送给周恩来，语重情深地说：“让我们共同保卫中国！”
