1936年秋季张学良调刘桂五到西安待命。此间他参加了张学良、杨虎城于王曲镇举办的“军官训练团”和张学良在东北军中秘密组织的“抗日同志会”，并被留在侍卫副官处工作。1936年12月4日，蒋介石率领国民党文武大员和亲信保镖队宪兵第三团飞到西安，坐镇临潼华清池，强迫张、杨执行他的“剿匪”计划。张学良决定实行“兵谏”，12月8日，张学良召刘桂五等人商讨捉蒋事宜，决定由骑兵六师师长白凤翔、卫队二营营长孙铭久等人和刘桂五共同担负捉蒋重任。因为他和白凤翔都有为匪经历，善于“掏老窑”，因此命令他所带的团，在西安事变中直