“西安事变”时，应杨虎城的邀请，张慕陶回到西安。他迎合东北军和西北军中“少壮派”急于营救张学良回西安的心理，鼓动和中央军打仗，竭力主张杀蒋介石，并认为“国共合作是阶级投降”。抗战爆发后，张慕陶经人介绍，在阎锡山处当少将参议，帮助阎进行反蒋反共工作。薄一波等中共党员到阎锡山的军队中进行统战工作时，曾争取张慕陶回到中共党内，但遭拒绝。王明、康生等人利用手中掌握的权力和宣传工具，给张慕陶扣上了“托派汉奸”的罪名。后阎锡山将张慕陶送到了“国民政府军委会委员长西安行营”，被关押在“陕西省第一监狱”。1940年