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1932年1月5日，北平綏靖公署主任張通告報告錦州失守經過，略謂：「日方兵力增厚，武器精良，在在皆遠勝於我，自其發動以後，竟以飛機、坦克車及大口徑炮分路猛攻。我軍奮勇應敵，激戰十晝夜之久，前仆後繼，死傷蔽野。卒以兵力過疲，損失過重，無術繼續堅持，致於江日失守錦縣。」1月6日，張邀孫殿英、李服膺、商震、徐永昌等及在北平各將領協商華北軍政問題。1月10日，張在北平招待新聞記者，表示擁護統一，安定北方。1月13日，張電促蔣、汪精衛、胡漢民入南京，略謂：「人望不可以屢辜，時會不可以再逸」，「宜及此政本未搖，-{余}-勢猶在之際，集全黨領袖於一堂，奮其智勇，以定安攘之策，則桑榆之效，或尚可收，淪胥之禍，其猶得免。若更分崩離析，或貌合神乖，信用一失，斷難再復。」1月18日，張委榮臻為北平綏靖公署參謀長，榮臻1月20日就職。1月30日，北平政務委員會成立，張、李石曾、于學忠、徐永昌、周作民5人為常委。2月4日，國民政府軍事委員會根據徐州軍事會議決定，通電劃分全國為4個防衛區：第一防衛區為黃河以北，以張為司令長官；第二防衛區為黃河以南、長江以北，以蔣為司令長官；第三防衛區為長江以南及浙江省、福建省，以何應欽為司令長官；第四防衛區為兩廣，以陳濟棠為司令長官。2月11日，北平軍事整理委員會成立，理事長為張。3月6日，中國國民黨中政會議決，任命蔣為軍事委員會委員長，閻錫山、馮玉祥、李宗仁、張、陳銘樞、李烈鈞、陳濟棠為委員，3月8日國民政府明令發表，3月18日蔣就任。3月11日，張為遵二中全會決議，電國民政府懇辭北平政務委員會委員。4月10日，國際聯盟調查團晨訪張，晤榮臻，詢九一八事變經過。4月12日，國難會議閉幕，通過請政府克日將張撤職查辦，所部軍隊著軍委會妥為處理，以便收復東北失地等案；國際聯盟調查團在北平與張、萬福麟等原東北軍政官吏舉行第一次談話會，對東北問題作詳細之懇談。8月1日，張電南京報告熱河情形，稱：「日方已開始軍事行動，形勢漸趨嚴重，榆關亦告緊急。」8月6日，汪精衛致電張，望其辭職以謝國人，並稱：「惟兄擁兵最多，軍容最盛，而敵兵所憂，正在兄防以內，故以實力言之，以職責言之，以地理上之便利言之，抵抗敵人，兄在職一日，斷非他人所能越俎。」、「令兄未聞出一兵、放一矢，乃欲藉抵抗之名以事聚斂，自一紙宣言捍禦外侮以來，所責於財政部者，即籌五百萬……昨日則又以每月籌助熱河三百萬責之行政院……以此相要挾，誠不解是何居心。」8月7日，北平政委會開會，張決定辭職，張覆電汪精衛，勸汪「以國事為重，勿輕言辭」，「本人軍、政權將分交平軍分會、政委會」，同日張並電蔣請北來主持；蔣電張群轉勸張，「以大局為重，宜忍隱處之。北方同袍尤不宜亟有抗辯，以免益陷僵局，更增糾紛」。8月8日，汪精衛在上海對記者發表談話，促張下野，略謂：行政院院長人選，「于右任、戴傳賢均可，蔡元培來更好」，繼張者「以何應欽、朱培德為宜」，有詢以馮玉、閻錫山如何，汪謂不可，「將予人以口實，增加糾紛」；汪精衛再電中國國民黨中央執行委員會堅辭行政院長職，指責張治下省份，國家稅收悉截留，兵額中央無權過問；張電國民政府、軍事委員會、行政院辭北平綏靖公署主任職；張覆電汪精衛電請中央罷免本職。8月9日，蔣電覆張，假擬三策：一、不辭職而帶兵入熱抗日，二、辭職而帶兵入熱抗日，三、辭職而改組北平綏靖公署，擇一而行，勉出兵收復熱河為上策。8月15日，中國國民黨中委談話會對汪、張辭職擬定方案，滙送中常會決定：一、準張學良辭北平綏靖公署主任職（8月16日國民政府明令發表）；二、裁撤北平綏靖公署，改設軍事委員會北平分會，委員18人，以萬福麟、榮臻、蔣伯誠為常委，以軍事委員會委員長兼任軍分會委員長；三、再由中常委切實慰留行政院長及各部、會長。8月20日，蔣電張群、蔣伯誠轉令張，以軍事委員會委員資格代理北平軍分會委員長職；國民政府訓令行政院裁撤北平綏靖公署。8月23日，北平政委會例會，張請辭委員職，決議慰留。8月25日，北平軍事整理委員會舉行常會，決議：一、張學良請辭委員職慰留，二、北平軍整會改稱北平軍事訓練委員會。9月1日，軍事委員會北平分會在北平「綏靖」公署舊址正式成立，蔣再電張，請以軍事委員委員資格主持。9月3日，國際聯盟調查團總報告已完成，各委員及秘書長在北平簽字，下午4時該團國長李頓等向張辭行。10月，北平綏靖公署主任張轉任軍事委員會北平分會副委員長。10月25日，國民政府令張全權調處魯事，同日劉珍年電呈中央請將該師調離魯境。11月6日，張派彭士彬等三人赴濟南監視韓復榘、劉珍年自膠東撤兵。11月10日，張飛漢口晤見蔣，面商東北、華北問題，並協議海軍接防煙臺、龍口，11月12日飛杭州，11月16日復飛漢口見蔣。
1933年1月2日晚，天津日駐屯軍司令中村孝太郎就榆關事件電張提出「警告」，稱榆關事件係中國進兵熱河，宣言抗日所致；張密電蔣，認為日軍發動榆關事件「並非即欲作真面目之戰鬥，仍為借此對我方軍事部署加以試探」，希望「設法對榆關事件謀一緩和延宕辦法」，同時出「如日方不顧一切悍然來犯，緩敵之謀無效，則我亦不得不盡全力以周旋」，並表示自己「決無絲毫猶豫」，要求蔣「迅示機宜，並乞迅飭啟宇（第三十二軍軍長商震）所部火速出動，其他軍隊速行集結」。1月3日，蔣由奉化到杭州，覆電張，略謂：「無論倭寇行動如何變化，我軍速入熱河計劃，萬不可稍有變更，只要能達成此任務，則為緩寇計，不妨相機應付。」，並表示商震部「調動與接濟籌備，弟當負責」。1月4日，蔣致電張，指出：「此後倭必以真面目攻取平、津，我方不能不迅下決心，從速處置。」，提出軍分會及張本人「應即遷保定或張家口，一面與各公使館交涉，聲明北平駐軍他移，以北平為文化區，不願與倭軍在北平附近衝突，並望各國互尊條約，保持平、津之和平」。1月5日，蔣電林蔚轉告軍事委員會辦公廳主任朱培德、軍政部長何應欽，請任命張為軍事委員會北平分會常務委員兼代委員長。1月7日，蔣返抵南京，與國民政府主席林森、軍政部長何應欽、外交部長羅文幹商應付榆關事件，隨後接見張代表鮑文樾，聽取榆變經過。1月8日，張在北平招待中外記者，發表談話駁斥日方關於榆關事件係中國方面調動軍隊所引起之謬論，謂「榆關事變與九一八柳條溝事件如出一轍」，表示「惟有以吾人之精神與赤血，保護我祖國，以維持正義」。1月11日，蔣在南京陵園私宅與宋子文、何應欽、羅文幹、陳立夫等人商討對日外交，決定派外交部次長劉崇傑赴北平向張傳達中央對對華北外交方針，當晚劉離開南京赴北平。1月17日，張致電蔣，謂「熱邊情況日趨緊急，證以最近日軍進向該處之積極活動，大有箭在弦上一觸即發之勢，我方入熱部隊，只東北軍四旅」，「前途變化洵屬在在可慮」，催促蔣「迅賜電調中央軍及晉軍即日開赴熱東一帶，以增實力，而備萬一」。2月5日，張電蔣，報告「熱邊風雲日益緊急，大有一觸即發之勢」，「原有軍隊實屬不敷分配」，要求蔣「籌定大計」，蔣批覆以「北方軍事已全權托付吾兄」，並表示：「吾人處此憂患，橫逆之來，惟有盡其心力而為之，只求此心無愧，並以擴然大公示眾，則成敗存亡，聽之而已。」2月12日，張制定以「確保冀熱並鞏固平津為目的」之防禦方針，成立華北軍總司令部，由蔣兼任總司令，張任副總司令。2月25日，熱河戰役爆發，國民政府中央力促張抵抗，並協助調動八個軍組編為八個集團軍，未料熱河省政府主席湯玉麟（國民革命軍第五十五軍軍長，張旗下東北軍系）放棄職守，再次不戰而退。3月3日，蔣準備取代張兵權，派軍政部長何應欽、內政部長黃紹竑及中國國民黨中央委員李烈鈞往北平應付華北局勢，3月5日抵北平，黃旋任北平軍分會參謀長。3月4日，蔣為承德棄守致電張，指示「緊急處置，應以規定各部收容陣地與制止其後退，力圖反攻，冀挽頹勢」。3月5日，張據報湯玉麟放棄承德，召開軍分會緊急會議，急令古北口駐軍嚴阻逃軍入境，並令張作相、萬福麟等嚴守長城防線，會後張電請中國國民黨中央將熱河不戰而退之將領予以懲處，並下令通緝湯玉麟，同日何應欽亦電請中央將湯褫職嚴辦。3月6日，蔣致電楊杰轉示張、何應欽，指示反攻戰略：「以宋（哲元）部與萬（福麟）部全力出冷口，襲取凌源、平泉，以古北口各部反攻承德，則必得策」，又電楊杰轉示宋哲元、商震、龐炳勳等將領，望「協同一致，力圖反攻，力圖反攻，以報黨國」。
3月7日，張電中國國民黨中央引咎辭職，略稱：
3月8日，蔣到達河北石家莊，何應欽由北平往見，張擬同行，蔣以「前方軍事吃緊，調度需人」拒絕，同日宋子文亦奉蔣召由上海到石家莊，預商張下野辦法。3月9日，蔣召張在保定會晤，蔣先授意宋子文與張談去留問題，宋轉達蔣意：熱河失守，張守土有責，中央政府更責無旁貸，蔣也同樣受到國人攻擊，「正如兩人同乘一只小船，本應同舟共濟，但是目前風浪太大，如先下去一人，以避浪潮，可免同遭沉沒」，張只得接受辭職，下午4時蔣到保定與張晤面，準其去職。3月10日，張召于學忠、萬福麟、榮臻、王樹常、劉哲等東北軍要員會議說明辭職經過及原因，並宣布已與蔣商定軍事善後，將東北軍改編為四個軍，由于學忠、萬福麟、何柱國、王以哲分任軍長。3月10日，張發出辭職通電。3月11日，張通電下野，內稱：「此次蔣公北來，會商之下，益覺余今日之引咎辭職，即所以效忠黨國、鞏固中央之最善方法，故毅然下野，以謝國人。」，並表示「惟眷念多年袍澤，東北之健兒」，期望「中央俯察彼等勞苦」，「倘遇報國之機，加以使用，俾得為收復東北之效命，遂其志願，免於飄泊，於願斯足」。3月12日，國民政府明令準免張北平政務委員會常務委員兼代軍事委員會北平分會委員長職，派軍政部長何應欽兼代執行軍事委員會北平分會委員長職權，同日張離開北平飛上海，何到會接任。
1933年5月31日，中日簽訂《塘沽協定》，11時10分中國代表在一字不改下正式簽署。7月22日，張為考察歐美各國軍事組織，是日由意大利抵法國巴黎，7月30日飛抵英國倫敦。12月15日，張由意大利威尼斯乘輪回國，行前意相墨索里尼贈以皇冠大十字勳章。
1933年至1934年間，張戒毒、遊歐，身形從過去清瘦而略發福態。
1934年1月6日，張由意大利乘「康脫浮特號」輪回國，途經香港登岸訪胡漢民。胡漢民勸他不要跟蔣合作，但當時張認為，法西斯才能救中國。胡漢民對他說，汪精衛是辦外交的人，不會說真話，而胡自己則是亂說話，因此出了亂子。張認為，中國只能有一個領袖，那就是蔣。2月1日，蔣由南京抵杭州，部署福建軍事善後事宜，同日張往杭州謁蔣，向蔣表示「一切聽命中央」。2月7日，國民政府特派張為豫鄂皖三省「剿匪」總司令部副司令。2月9日，蔣由杭州飛南昌，行前召見張指示豫、鄂、皖三省「剿共」計劃，抵南昌後即飭贛西各縣部隊跟蹤追擊湘贛紅軍。3月1日，張在漢口任豫鄂三省「剿匪」副司令職，3月5日武昌設立行營。6月，正當蔣第五次圍剿紅軍在江西激戰時，張在報刊上公開提出國共合作、共同救國主張。6月18日，張出巡豫鄂邊區，是日抵達潢川，6月21日在潢川召開軍事會議商定反共軍事，之後再赴商城及皖西立煌、六安，6月27日張回武漢。10月9日，蔣在張、劉峙等陪同下離開武漢北上，前往豫、陝、甘、寧各省視察，翌日蔣等經鄭州抵達洛陽主持洛陽軍分校開學典禮，何應欽亦由北平抵達洛陽晤見蔣。10月12日，蔣偕張抵達西安。
1935年3月1日，軍事委員會委員長武昌行營成立，原豫鄂皖三省剿匪總司令撤銷，主任張，秘書長楊永泰，參謀長錢大鈞。4月，蔣命令張圍剿中國工農紅軍，但卻遭到挫折兩個整編師被全殲，逐漸對蔣的調遣有所反感。4月2日，國民政府任閻錫山、馮玉祥、張、何應欽、李宗仁、朱培德、唐生智、陳濟棠為一級陸軍上將。4月14日，武昌行營主任張由重慶飛貴州見蔣，河南保安處長馮占飛及《大公報》總編輯張季鸞偕行，4月17日張回漢口。9月13日，張由漢口飛西安，與楊虎城、邵力子等會商軍事。9月19日，張飛天水視察。9月20日，蔣在西安設立「西北剿匪總司令部」，統帥陝、甘、寧、青四省軍隊「圍剿」在西北之紅軍。蔣再次推張到「剿共」第一線，擔任西北剿匪總司令部副總司令，代行蔣之總司令職務。9月21日張飛返西安，與閻錫山代表張維清商圍攻陝北紅軍，9月24日又偕楊虎城、鄧寶珊飛蘭州與朱紹良分商防共。10月16日，張由西安飛抵武昌，辦理行營結束事宜，10月19日返西安，10月20日武昌行營結束。同年秋，東北軍調入西北，在剿共戰役中損兵折將。此時，日軍侵華日亟，中國分離主義更是猖獗，中國共產黨「反蔣、反日」等口號，全國要求停止內戰實行抗日呼聲日益高漲。
1935年11月13日，張在中國共產黨中央委員會奉共產國際指示發表《為抗日救國告全體同胞書》中，被中共形容為：「不抵抗將軍賣國賊」、「日本帝國主義忠實的走狗」。11月，張在南京參加完中國國民黨五全大會曾去上海，秘密會見因「新生事件」而獲罪之東北籍人士杜重遠。張、杜是老朋友。此次見面，張向杜傾訴自己因「剿共」接連失利之苦悶，杜則勸張放棄「剿共」，走西北大聯合道路，即聯合共產黨、楊虎城和新疆之盛世才，取得蘇聯援助，共同抗日。11月下旬，張到上海會見尚在獄中之老友杜重遠，杜深受中國共產黨秘密黨員胡愈之等人影響。
1935年12月，張在南京開完會後，曾到上海找東北義勇軍將領李杜，提出要找中共負責人聯繫，又找杜重遠商談抗日救國之道；中共中央認為經過努力，是可以爭取張和東北軍參加抗日民族統一戰線。李杜和宋慶齡有聯繫，提出過此事，宋慶齡知道劉鼎住在國際友人路易·艾黎家中，她對剛到過瓦窰堡同中央聯繫之地下黨員董健吾説，艾黎家中就住了一個共產黨員，可介紹他到張那裡去工作；董健吾見了劉鼎，告訴他到張急於找共產黨之關係，共商抗日救國大計，希望他能去西安見張；劉鼎經過考慮後表示同意，並在上海做許多準備工作，認真研究《八一宣言》和統一戰線之文件，調查張歷史、為人處事之特點。
西安事變之前，張已經跟中國共產黨有聯繫。1936年，國民政府於1月7日授予張一等雲麾勳章。1月4日，西北剿匪總司令部副司令張與楊虎城自西安飛抵綏德同高桂滋、毛侃會商防止陝北紅軍北攻榆林、綏德。2月19日，張把董健吾、張子華用飛機送到膚施，再由當地駐軍派騎兵護送到蘇區；2月27日，董、張到達瓦窰堡，由博古、林伯渠接待並即電告毛澤東、周恩來等。張與中共合作，聲稱是因為國仇家恨，父親張作霖在皇姑屯事件中被日軍炸死。3月2日，周恩來致電彭德懷和博古，提出對蔣、張之聯絡工作應分進行；3月4日，毛、彭致電博古轉董健吾，表示中共願與南京政府開始具體實際之談判；董帶著中共中央意見返西安見到張後，即回上海向宋慶齡覆命。張支持中國共產黨分離主義政策，認為有籌組西北大聯合之必要，反對內戰。3月中旬，博古帶張子華到山西向中央滙報告他和曾養甫接談；周恩來也到；北方局王世英也向中央滙報同楊虎城談判情況，並報告呂振羽、周小舟在南京同曾養甫、諶小岑接談經過。張在旅歐期間，會見希特勒與墨索里尼，欣賞德國與意國全民團結的精神，認為只有法西斯主義才能救中國。在3月20日至3月27日中共中央政治局會議上，周恩來分析一部分中國國民黨領導人已認識到有必要抗日，但有人想挑動日蘇戰爭，所以至今中國國民黨對降日還是聯蘇仍舉棋不定；4月25日，中共中央發布《為創立全國各黨各派的抗日人民陣線宣言》；6月20日，中共中央又發出致中國國民黨二中全會通電，提議停止內戰一致抗日。不滿中國國民黨中央政府偏頗，不顧地方派系軍隊，當時減俸達20%，且未給予兵力補充、陣亡將士撫恤。
1936年1月初，在榆林戰役中被俘之東北軍第一〇七師第六一九團團長高福源回到王以哲軍部駐地洛川；王以哲聽了高福源報告，立即表示接受中共主張並秘密報告張。1月初，張剛從上海回到西安，正急於找到中國共產黨；他得到電報後就飛到洛川會見高福源。1月17日，中共中央社會局長李克農去洛川與張、王以哲見面。1月19日，李克農在高福源引導下，到洛川同張、王以哲會談；張表示願意為成立國防政府奔走。1月20日，中共中央聯絡局局長李克農抵陝西洛川與西北剿匪總司令部副總司令兼代總司令張會談，李說明中央停止內戰、組織國防政府與抗日聯軍、一致對外之主張。1月21日晚，張與李克農在洛川會談3個小時。張密晤中國共產黨代表李克農，李表示擁張為西北抗日聯軍總司令，並暗示能獲得蘇聯軍火援助。1月，在第一次洛川會談，中國共產黨已得知張「同意抗日，但不同意討蔣」。1月25日，中共方面以毛澤東、周恩來、彭德懷等名義發表《紅軍為愿意同東北軍聯合抗日致東北軍全體將士書》，肯定東北軍大多數是愛國，「是願意打日本帝國主義的」。中國共產黨重視宣傳，在1月25日向在東北軍公開信中成功挑撥東北軍與中央的關係。
1936年2月初，中央再次派李克農到洛川談判；2月10日，周恩來指示李克農按照瓦窰堡會議精神，先談局部合作抗日和通商問題。2月20日，周恩來在瓦窰堡接到中央及軍委從東征前線發給李克農之訓令，指出張同意抗日，願意和他們訂立互不侵犯協定，但不同意討蔣；不反對國防政府、抗日聯軍口號，但不同意馬上實行。2月21日，李克農一行在高福源陪同下，由瓦窰堡出發，於2月25日到達洛川。2月25日，李克農到達洛川。2月26日，張原來打算親自參加會談，因臨時去南京，就由王以哲和參謀長趙鎮藩先談局部合作問題，重大問題由他回來談。經過兩天談判後，於2月28日達成幾條口頭協議，主要內容是：一、為一致抗日，紅軍與六十七軍互不侵犯，各守原防；二、恢復六十七軍在膚施、甘泉兩城六十七軍部隊所需糧、柴進城出售，恢復正常通商關係；四、恢復紅白兩地區通商，雙方有保護對方採購人員安全之責；五、紅軍同意被困在甘泉城內之部隊換防。2月26日至2月28日，李克農與王以哲、趙鎮藩磋商紅軍與東北軍第六十七軍之間合作抗日問題，達成口頭協議，主要為：互不侵犯，各守原防；紅軍同意恢復第六十七軍在鄜縣、甘泉、延安之交通運輸及經濟通商；延安、甘泉城內第六十七軍人員所需糧草，可向當地蘇區群眾購買，紅軍予以便利；雙方給予對方採購人員以保護。
1936年3月2日，張由南京回到西安，當日即親自駕機飛到洛川和李克農會談；會談一開始，張即表示已聽過王以哲、趙鎮藩之報告，完全贊同雙方之口頭協議，並希望全面合作；接著他請李克農先談中國共產黨對時局之看法。3月3日，張由南京飛返要西安，次日即飛洛川與李克農第二次會談，就聯合抗日問題交換意見，主張抗日必須「聯蔣」，並要求中共派全權代表作進一步會談，3月7日李克農離開洛川。3月4日，張便趕到洛川，與李克農會談。張同意共產黨建立聯合政府、抗日聯軍和停止內戰、一致抗日之主張，但他提出幾個問題：一、為什麼抗日民族統一戰線不包括蔣在內？他認為國家之主要力量都掌握在蔣手中，蔣有抗日之可能，抗日必須聯蔣；二、抗日如何能取得勝利？三、如何取得蘇聯援助？四、紅軍東征抗日應取道寧夏、綏遠、察哈爾，不應取道山西。3月，張到洛川與李克農會談，對其他問題談得很順利，很快取得一致意見；唯獨在對蔣態度問題上雙方意見相左，誰也沒有說服誰。李克農一一作回答，但在聯合蔣和進軍路線上沒有取得一致意見；李克農表示：「張將軍的意見，我們可以向黨中央報告。」雙方商定：一、和蘇聯聯繫，雙方可各派代表，赴蘇路線，張答應他可與新疆之盛世才商量；二、中共派一代表常駐西安，以便保持聯繫，由張給以名義掩護；最後，張提出，為了進一步商談抗日救國大計，請毛澤東或周恩來親自來一次，地點在膚施，具體時間由中共方面定；李克農表示，立即向中央報告。當時，毛澤東、彭德懷、張聞天等駐在山西石樓城指揮紅軍東征，周恩來和博古、鄧發由瓦窰堡趕到石樓；3月16日，李克農到石樓向中國共產黨中央滙報洛川會談情況；中央立即決定周恩來為代表到膚施同張談判，李克農也同去。張再晤李克農，請中國共產黨介紹自己代表與蘇聯直接商談軍火援助問題。李杜從董健吾處了解情況後，打電報給張：「尋找的朋友已經找到了」；張很高興，即派高級參謀趙毅到上海把劉鼎接到西安，秘密住在金家巷張公館之東樓內。張向中國共產黨黨員劉鼎反覆請教紅軍以少勝多、以弱勝強之根本原因和戰略戰術。劉鼎到西安第二天，張在家裡接見他；張嚴肅地向劉鼎提出三個問題：一、我張某人與日本人有殺父之仇，毀家之恨，抗日救亡決不後人，可是你們共產黨卻駡我是不抵抗將軍，賣國投降；二、中東路事件，蘇聯紅軍把東北軍打得那樣慘，還駡我勾結日本帝國主義，反蘇反共；三、在陝北，紅軍打東北軍為什麼打得那麼厲害？使東北軍遭受嚴重損失。第二天，劉鼎再次與張見面，劉對張説：一、張先生執行不抵抗政策，不到四個月，日寇就占領東三省，當然遭到人民辱駡，中國共產黨與人民一樣，在這個問題，不能不表示態度；二、東北當局受蔣、日挑唆，首先挑釁，撕毀中東路共管協議，採取片面行動，蘇聯指責張先生絕非無中生有；三、東北軍在鄂豫皖和陝西，使蘇區和紅軍受到很大損失，紅軍在陝北採取自衛還擊，使東北軍受到挫折，有人民支持之新式軍隊，百萬大軍都無可奈可。當天張就偕劉鼎和公館隨從人員飛到洛川，張行前報請南京在洛川設立「西北剿匪總司令部前進指揮所」，聲稱自己要到前方督戰，曾致電蔣説：「預定設前進指揮所於洛川，學良即日赴前方督剿，以期早奏厥功，釋解委座兩顧之憂。」；蔣覆電稱：「陝北軍務，得弟親往督飭，立殲滅之大功，在此一舉。」周恩來參加3月20日到3月日之中央政治局會議，會議認為不排除蔣允許與共產黨建立聯繫之可能，沒有再次談反蔣之問題；3月27日會議上，毛澤東談到與張談判問題時，仍堅持反日與反蔣不可分離。
洛川會談結束後，王以哲送給紅軍一批七九步槍，子彈數萬發，並派少校副官王政用汽車送至紅軍防地；經過兩個月之努力，採購許多重要物資，有印鈔機和高級紙張、油墨、無線電器材、醫療器材藥品等；這些物資，都由東北軍用軍用汽車送到洛川，再改用牲口轉運到雙方防地交界處，移交蘇區貿易局運到瓦窰堡；這批物資為蘇區解決許多困難，打破中國國民黨對陝北蘇區之經濟封鎖。
1936年4月6日，毛、彭聯名致電張，提出：甲、敝方代表周恩來偕李克農於8日赴膚施，與張學良先生會商救國大計，定7日由瓦窰堡啟程，8日下午6時前到達膚施城東北二十里之川口，以待張學良先生妥為布置；乙、雙方會商之問題，敝方擬定；丙、張先生有何提議，祈預告為盼。4月，張到膚施密晤周恩來，周勸張反蔣，張則勸周聯蔣。4月9日，周恩來與張在膚施會談。周恩來問張學良：「怎麼張伯苓是你的老師？」；張説：「過去我抽大煙、打嗎啡，是聽了張伯苓勸告後戒除的，因此拜張伯苓為師。」張說全國之力合到一起，難以打敗日本，不要把有抗日願望而又實力最強之蔣拒之門外；張表示若勸蔣聯共不成，便在西北另立新局面。張表示：一、完全同意停止內戰一致抗日，同意組織國防政府與抗日聯軍，願參與醞釀此事；二、同意紅軍集中河北，但認為紅軍在山西恐難立腳，出河北太早，最好出綏遠，如果紅軍堅持東出，他可以通知在河北之東北軍與紅軍聯絡，還答應可為北上之紅四方面軍和二方面軍讓路，並説如果紅軍一旦與日軍接觸，他可以公開和紅軍聯合；三、蔣介石現在歧路上，根據他觀察，蔣介石可能抗日，目前他還不能做到反蔣，如蔣投日，當離開蔣，在未公開抗日之前，不能不接受蔣之命令，進駐蘇區，他主張在裡面勸，共產黨在外面逼，促使蔣改變「攘外必先安內」之錯誤政策，走上抗日道路；四、將派代表去蘇聯，中共方面之人由他派人送至新疆，他可聯絡盛世才。張是當時最早接受中國共產黨抗日民族統一戰線主張之中國國民黨將軍，已和紅軍秘密達成停戰、通商等協議。周恩來表示：關於對蔣介石的政策問題很重要，中共中央已有考慮，願將張之意見回去慎重研究。張提出聯蔣抗日，為中共中央所採納，與紅軍達成「停止內戰、共同抗日」協議。會談一直進行到4月10日晨4時才結束，雙方都很滿意；周恩來對李克農等人説：「談得真好呀！想不到張學良是爽朗的人，是這樣有決心有勇氣的人，出乎意料！」；張學良後來對劉鼎説：「膚施會談，我太滿意了」，「中國的事，從此好辦了！」；握別時，張學良贈送《申報》六十周年紀念時出版之中國大地圖一本，語重心長地説：「共同保衛中國。」隨後，張學良拿出二萬塊銀元和十二萬法幣，支援紅軍作軍費。
這時，中共葉劍英又攜帶雙方停戰計劃及毛澤東約書來西安，張拿出巨額銀元私款，贈送紅軍做冬季衣食補給費用。4月22日，周恩來寫親筆信給張，和李克農一起同劉鼎談話，把信交給劉鼎，信內稱：九日會談，「快慰平生」，中共中央諸同志「咸服先生肝膽照人，誠抗日大幸」；信中誠懇忠告張「為抗日固足惜蔣氏，但不能以抗日殉蔣氏。為抗日戰線計，為東北軍前途計，先生當有以準備之也！」、「茲如約遣劉鼎同志趨前就教，隨留左右，並委其面白一切。」、「寇深禍急，渾忘畛域，直率之處，諸維鑒察。」幾天後，張和劉鼎乘專機到西安，到西安後，把劉鼎安置在公館之東樓上，對劉鼎説：「你名義上是李杜的代表，也是我的隨從軍官。你要在東北軍中多活動，並多多幫助我。」因此，那時人們叫劉鼎為「秘書」，在張公館進出，張還親自囑咐隨從應德田和孫銘九，要好好招待和保護劉鼎，以後又給劉鼎發自衛手槍。4月25日，《中國共產黨中央委員會為創立全國各黨各派的抗日人民陣線宣言》，第一次把中國國民黨列入抗日民族統一陣線行列。劉鼎到西安積極設法架設秘密電臺，著手建設從西安到蘇區、天津、北平、上海等地秘密交通，利用關係在西安東城中國銀行蓋的七賢莊住宅區租一個兩進四合院，做為秘密交通站；通過東北軍關係買商用交通車，把宋慶齡介紹之美國記者斯諾和馬海德大夫、潘漢年、丁玲、張子華等去蘇區，經過西安七賢莊交通站，送往洛川轉陝北；中央從陝北派鄧發或王稼祥等到新疆或轉蘇聯，葉劍英、汪鋒、張文彬、張經武等由保安到西安，也是通過秘密交通線。中國共產黨也在西安設立辦事處。
1936年6月30日，張主動提出要求加入中國共產黨。張積極學習共產主義思想，由於父親張作霖有殺共歷史，入黨申請被拒絕。7月，張籌建「抗日同志會」，9月正式成立，作為秘密核心組織團結東北軍，吸收有積極抗日思想分子，開始主要成員是孫銘久、應德田、苗劍秋、盧廣績、車向忱、劉瀾波、苗勃然（兩人都是中共秘密黨員）等，劉鼎也參加；以後向軍、師、旅長發展，共達70多人，張自任會長，聯共抗日、培養抗日幹部。7月初，張住在王曲時，把劉鼎拉去跟他説：「我的日子難過。我連想了幾天，想把隊伍拉出去，能拉多少就拉多少，和紅軍一起幹。……和他們糾纏有損無益，干脆撒手。遲分不如早分，與其將來被劫，不如現在主動，早下手為強，可以保留最大的力量來抗日。……」劉鼎立即回到西安，用十萬火急密電報告中共黨中央，乘張專機到膚施後，步行50里到達安塞；黨中央機關剛從瓦窰堡撤向保安，得到劉鼎電報後，毛、張聞天、周恩來於7月5日趕到安塞城，立即召開會議，毛、張、周都到會，李克農也列席會議；毛最後説：「張學良敢在膚施與周恩來面談，回去宣傳抗日是大好事。……叫張學良不要和蔣介石鬧翻了，要講策略，不要太刺激他。……」劉鼎回到西安見到張，詳細談了安塞中央會議，說：「中共中央主要負責人都到會，研究了一夜，高度評價你的抗日決心和熱情，但你的想法目前時機還不成熟，要你團結全部東北軍，耐心爭取蔣介石和全國一切抗日力量。」張耐心聽後表示理解中共中央意思，説：「從今以後，我要想盡一切辦法勸説蔣委員長，把他爭取到抗日陣營中來。我和委員長交情很深，我要認真利用這個地位加快步伐向他進言，爭取他幡然省悟。你們黨中央既然要我這樣辦，縱然碰釘子，或者削職為民乃至坐牢殺頭，也在所不惜！」張為整訓部隊軍官，商得楊虎城同意，報經蔣批準，在西安南郊王曲創辦「西安軍官訓練團」，張任團長，楊任副團長；張接受劉鼎建議，吸收瓦窰堡紅軍大學之經驗，以政治為主，主要講抗日救國之道理；以軍事為輔，學習運動戰和游擊戰術；訓練團廢除打駡，提倡官兵平等，團結官兵。訓練團第一期張就住在王曲，親自給學員作報告，公開對學員説：「唯有對外，才能實現真正統一。」、「東北軍要站在抗日第一線，……東北土地主權是屬於中華民國的，……東北軍抗日，唯有犧牲是屬於我們的。」張、楊講話，都講抗日救國道理。劉鼎又建議張辦學兵隊，從北平、天津招收一些參加「一二·九」運動之學生到西安軍訓；張同意後，由中共秘密黨員劉瀾波、孫達生等協助招生，學兵隊由張衛隊二營營長孫銘九領導，由衛隊二營派送管理幹部；學兵隊共300多人，設在西安東門城樓上，學兵畢業後分配到各要害部門和各部隊。劉鼎還和劉瀾波等推動東北文化教育界人士組織「東北救亡總會」，團結東北人抗日救亡；又從上海請來文化界秘密黨員吳奚如到西安，主編抗日同志會刊物《文化周報》，宣傳抗日民族統一戰線。
由「抗日反蔣」到「逼蔣抗日」，是抗日民族統一戰線中策略上之重大轉變；而洛川和膚施會談中，張一再認為蔣有可能抗日，應該內外逼使他走上抗日道路之意見，也給中國共產黨中央作出這種決策提供重要根據。9月，張向紅軍提供大量過冬棉花，藥品、新鮮食物等物資，解決紅軍過冬燃眉之急。
日本歷史學家宮脇淳子確信張是共產國際內部人員，他認為證據是後來共產國際頒授勳章給張學良。另有關張與共產黨的關係，可參見楊奎松《張學良的「通共」與蔣介石的置若罔聞》、陳益南《「西安事變」中若干鮮為人知的細節》等文，張學良在1936年提出加入共產黨，不是加入中共，此事需中共向共產國際匯報，最後以「特殊黨員」之身份加入，即可得到共產國際支持。
西安事變時的張學良
1936年10月20日，在蔣來西安前夕，張密赴太原，向閻錫山坦述自己聯共聯蘇以便抗日之內幕，閻答應與張聯袂，一同勸蔣聯共，「倘蔣不幹，閻決不顧一切犧牲，聯晉軍、紅軍、東北軍全力抗戰」，並表示把固陽等5個縣讓給紅軍。同時，蔣來前，為確保安全，已指定以西安城東之臨潼華清池為其行館，錢大鈞已提請前派張玉蓀到該處安排佈置，但楊虎城以「華清池離西安太遠，往來不便」為由，建議以城內九爺府為行館，張贊同此議。10月22日，蔣一行人飛抵西安機場，張要張玉蓀向蔣報告，己在城內九爺府和城外華清池準備好兩處行館，請蔣指示前往何處，蔣「楞了一下，便回頭望著」錢大鈞，錢說到華清池。當晚，張懇勸蔣聯共抗日，「歷時甚久」，兩人爭辯，蔣連駡不止，「響遏雲霄」。10月29日，蔣由西安前往洛陽。蔣決定如張、楊不服從「剿共」命令，就把東北軍、十七路軍調離陝甘，由蔣鼎文任西北剿匪前敵總司令，任命衛立煌、朱紹良、陳繼承為一個方面之總指揮。10月31日，張邀閻同赴洛陽，為蔣祝壽，並聯袂勸蔣。張飛洛陽為大壽祝壽，勸蔣聯共抗日，遭蔣拒絕。
1936年11月初，張到葉劍英住室，商討辦法停止內戰，最後張説：「只有一個辦法，就是『苦迭打』（日文外來語「クーデター」，源自法語coup d'état，意即政變）。」；葉電告中共中央，回電讓葉轉告張「要慎重」。11月17日，蔣自洛陽親赴太原晤見閻錫山，11月18日在綏靖公署召集各機關公務員訓話，大意一切應以堅固守靜之態度沉著處理。中共屢屢致電張，請其遲滯進剿；11月27日，張回電説，「永不進展實難辦到」，目前只能將進剿改為封鎖，以延長時間，「速請內中早決大計」。11月27日，張給蔣一份「請纓抗敵書」，遭到蔣拒絕。張如蒙所請，東北軍轉進綏遠，既能滿足東北軍強烈抗日要求，又不致與紅軍隔離，還可接通外蒙和蘇聯；蔣仍令其剿共。張請求率部增援綏遠東部，蔣未準其請。禁不住張一再懇求，始準派騎兵第七師開往綏遠作戰（該師實際上並未開去），仍未允東北軍全部出動，張深感不滿。
1936年12月1日，張獲悉，如東北軍不執行剿共命令，蔣便將其調蘇皖閩；12月2日，張赴洛陽勸蔣，並表示“如不抗日，東北軍將士恐怕難以指揮”（這是實情，當時陝西省政府主席邵力子都擔心，如繼續剿共，東北軍下層官兵就會造反）；蔣明知西安不穩，但為完成其剿共事業，毅然答應前往。12月3日，張乘軍用機飛洛陽見蔣，請求率東北軍赴綏遠前線抗日，蔣堅決主張「剿共」，仍令即日回陝，張央求釋放救國會負責人，蔣亦拒不採納。12月4日，為部署新之「剿共」內戰，蔣從洛陽再次來到西安。12月4日，蔣由張等陪同，自洛陽抵西安，設行轅於臨潼華清池，陳誠、衛立煌、蔣鼎文、陳繼承、朱紹良等亦先後到達。蔣抵西安，仍住華清池。中央軍紛開潼關，最新式戰鬥機分批在西安機場降落。12月6日起蔣在華清池排次召見張、楊及東北軍、西北軍師長以上軍官談話，要求聽從命令，繼續「剿共」，並對張、楊提出：服從「剿共」令，將東北軍和第十七路軍全部開往陝北前線「進剿」紅軍，中央大軍軍在後接應督戰，如張、楊不願在陝、甘「剿共」，則將陝、甘兩省讓出，東北軍調往福建，第十七路軍調往安徽。蔣向張、楊表示：一是進剿紅軍；二是如不願剿共，則將東北軍調往福建，十七路軍調往安徽，陝甘兩省給中央軍剿共。12月7日，張到華清池見蔣「哭諫」，痛陳東北失陷，華北局勢嚴重，要求改變「攘外必先安內」政策，聯合共產黨，團結抗日，被蔣拒絕，晚上張、楊密議捉蔣，實行「兵諫」。12月7日下午，張到華清池同蔣單獨會談，説當今抗日是第一大事，紅軍問題可用政治方法解決只有一致對外，才能安內，一旦抗日，就能統一；又説東北軍將士抗日情緒不可壓制；他表示對蔣一貫忠誠，面臨國家民族之生死存亡，不能不據理力爭，希望委員長慎重考慮；兩人爭執很久，最後蔣對張大發火説：「現在你就是拿槍把我打死，我的剿共計劃也不能改變。」12月8日上午，楊在張勸說下，去華清池向蔣進諫。蔣命令楊要「放手撤換」十七路軍中「不主張剿共而主張抗日的軍官」。楊見蔣態度無法挽回，便返回西安。
張回到西安把見蔣之情況告訴楊，兩人認為蔣不會改變主意。張、楊見「苦諫」徹底失敗，商定對蔣「兵諫」。12月9日，西安各校學生舉行紀念「一二九」運動一周年遊行請願活動，以推動團結抗日。12月9日，西北各界抗日救國會發表《一二九宣言》，並組織1.5萬餘名學生和市民游行請願，要求張、楊停止內戰，一致抗日，憲兵二團及武裝警察開槍擊傷1名小學生，群情激憤，學生決定徒步到臨潼華清池向蔣請願，蔣令張武力阻止，「格殺勿論」，張驅車至滻橋，簽應一星期內以事實答覆學生抗日救國之要求，將學生勸回。在中共地方黨和救國團隊領導下，西安一萬多名大、中、小學生舉行聲勢浩大之示威遊行和召開紀念大會。蔣得知學生請願隊伍前來臨潼之消息，急令張派兵制止，說如果學生不聽，可採取武力行動。張擔心學生運動影響自己之「運動」，前去勸阻，說東北是從他手裡丟掉，他也要親手收回來。張追上學生隊伍。張立即趕到去臨潼之路上對遊行學生講話，指出「前面不是坦途」。他說大家太辛苦了。他對學生説：「請你們相信我，我張學良和你們是一樣的思想，一樣的心，你們的要求就是我的要求，也許我比你們的要求更迫切。你們的意見，我一定負責轉達到，我去講可能比你們更有份量。我保證一星期內以事實答覆你們的要求。」學生們同聲高呼願意為救國而流血犧牲。東北大學學生高呼“中國人不打中國人！”“東北軍打回老家去，收復東北失地！”等口號。學生們見張態度誠懇，就同意不去臨潼，回到西安。
1936年12月，「西安事變」爆發前數小時，他在西安召集幹部會議，宣布這項驚人陰謀，大多數人都默默無言，只有于學忠和另一位高幹發言。-{于}-說：「少帥，抓起來很容易，您考慮沒有，以後怎麼樣放他呢？」張、楊發動西安事變，逼蔣抗日。張、楊對蔣兵諫之目的是要求停止剿共，進行抗日。12月12日，張致電宋美齡，保證蔣生命安全。12月13日，張部隊由渭南向臨潼集中，洛川、慶陽均放棄，中國工農紅軍即由陝北南下，配合張部抗擊中央軍。12月14日下午，端納由洛陽飛抵西安晤張，?有宋美齡致張和蔣的信，致蔣信中有「南京戲中有戲」一語，晚上張偕端納探視蔣。張、楊宣佈撤銷「西北剿匪總司令部」，成立「抗日聯軍臨時西北軍事委員會」，由張、楊分任正、副主任，董英斌為參謀長。12月15日，端納飛洛陽，電宋美齡告蔣平安並張、楊主張，稱張希望孔祥熙與宋美齡到西安談判。12月17日，張學良偕蔣鼎文再見蔣，蔣當即寫給何應欽手令曰：「敬之吾兄：聞昨日空軍在渭南轟炸，望即令停止，以近情觀察，中于本星期六日（十九日）前可以回京，故星期六日以前，萬不可衝突，並即停止轟為要！」12月19日，行政院代院長孔祥熙召開會議，何應欽、孫科、居正、宋子文、宋美齡、葉楚傖、王寵惠等出席，經過激烈辯論，決定：「一、準宋委員子文以私人資格即日飛赴西安，營救蔣公：二、準許至十二月二十二日（養日）暫行停止轟炸；但張、楊在此期間不得向南移動。」12月20日，宋子文應張電邀與端納同機自洛陽飛抵西安，12月21日宋子文與端納飛回南京，報告與張、楊、周晤談情況。12月22日，宋子文偕宋美齡、端納、蔣鼎文、戴笠飛抵西安與張、楊談判，蔣授意宋子文、宋美齡負責談判改組政府，3個月後開救國會議，改組中國國民黨，改組國民政府，同意聯俄容共等；張、楊與周恩來提出以八項主張為談判之基礎，簽應蔣提出兩個條件：一、他本人不出頭，由宋子文、宋美齡代表他談判；二、商定條件，他以「領袖的人格」作保證，不作任何書面簽字。12月23日，宋子文代表蔣與張、楊正式開始談判，周恩來作為中共全權代表參加，宋個人同意，承認轉達蔣；下午，宋子文與張、楊、周恩來繼續談判，宋首先提出先組織過渡政府，3個月以後再改造成抗日政府，宋提議由蔣下令撤兵，蔣即回京。12月24日上午，宋子文、宋美齡代表蔣與張、楊、周恩來談判，達成釋放蔣，和平解決西安事變之《西安協定》：一、孔、宋組行政院，肅清親日派；二、中央軍撤兵調離西北；三、蔣允許回後釋放愛國領袖；四、蘇維埃、紅軍仍舊，兩宋擔保停止「剿共」，並可經張手接濟，抗戰發動，紅軍改番號，統一指揮，聯合行動；五、開放政權，召集救國會議；六、分批釋放政治犯；七、抗戰發動，中共公開；八、聯俄，與英、美、法聯絡；九、蔣回後通電自責，辭行政院長職；晚上，周恩來會見蔣，向蔣說明中共抗日救國之政策以及西安方面之意圖，蔣表示：一、停止剿共，聯紅抗日，統一中國，受他指揮；二、由宋子文、宋美齡、張學良全權代表他與周解決一切；三、他回南京後，周可直接去談判。
12月25日中午，宋子文去新城大樓懇求楊同意放蔣，楊仍堅持沒有保證條件不能放走蔣。下午2時半，張、楊見蔣。楊一向尊重張，便慨然同張一起送蔣去機場。下午3時半，他們乘汽車從蔣住處出發，直奔西郊機場。張送蔣乘機離開西安，先把宋美齡送上飛機，再讓蔣喬裝到張的部隊中登機脫逃，周恩來甚至趕到機場想把他們追回來。下午5時半，蔣由張護送離開西安飛抵洛陽。下午，張、楊釋放蔣，張親自陪蔣飛洛陽，臨行張寫手令交楊，令東北軍由于學忠統帥，歸楊虎城指揮；全國民眾慶祝蔣離開西安飛抵洛陽，南京中央廣播電臺將此消息向全國及海外播放，首都及各地報社發放「號外」。12月26日午，蔣由洛陽飛抵南京，國民政府主席林森暨各院、部、會等黨國要人到機場迎接，隨後張與宋子文陪同由洛陽飛南京，至此西安事變和平解決。事變結果，國民政府提前停止剿滅中國共產黨，中國共產黨則宣佈停止推動分離主義與土地革命，建立蘇聯所期望的形式上中國抗日戰爭統一戰線。
1936年12月30日，國民政府任命李烈鈞為審判長，對張軍法會審。同日，張交付軍事法庭審判，判決如下：「張學良首謀夥黨，對於上官暴行脅迫，判處有期徒刑十年，褫奪公權五年」。12月31日，張從宋子文公館移住南京中山門外孔祥熙公館。當天下午，蔣呈請國民政府「予以赦免」。12月31日下午，蔣具呈國民政府請予特赦，並請責令張「戴罪圖功，力自贖」；軍事委員會派李烈鈞為審判長，朱培德、鹿鍾麟為審判官，組成高等軍事法庭會審張學良，10時開庭審判，以「首謀伙黨，對於上官為暴行脅迫」之罪名，判處張有期徒刑10年，褫奪公權5年，次年1月1日國民政府明令公布。蔣向國民政府呈請張「應得罪刑，予以特赦。並責令戴罪圖勛，努力自贖。」
貴陽市黔靈山公園麒麟洞張學良、楊虎城囚禁處
張學良被移居臺灣初期，位於臺灣新竹縣清泉部落之故居。此為依原貌新建，地點亦非原址
1937年1月3日，行政院代院長孔祥熙密電國民政府，請特赦張。1月4日，林森主持召開第二十二次國民政府委員會會議，決定對張特赦，發佈命令：「張學良所處十年有期徒刑，特予赦免，仍交軍事委員會嚴加管束。」國民政府委員會一致通過特予赦免張，仍交軍事委員會嚴加管束。「管束」令宣告張從此失去自由，過著被幽禁之生活。徒刑有期限；交軍事委員會蔣委員長嚴加管束，管束沒有期限。莫德惠、劉哲、戢翼翹自北平應邀至南京，勸慰張學良。1月7日，蔣致書張，提出陝、甘軍事善後辦法，要旨為：一、東北軍應集中甘肅，由張學良推薦一人率領前往；二、楊虎城或酌留若干部隊在西安，使其行使綏靖職權；囑其與顧祝同切商辦法，餘應照已發電令辦理；並謂「請由兄手諭告虎城及各將領，勉以切實服從中央命令」；張致函蔣，提出解決陝、甘問題意見書，同意派人持其信函前往西安商，略謂：「甲、剿匪：一、調東北軍全部駐開封、洛陽或平漢線上。……二、調虎城出洋考察養病半年，不開缺，以孫蔚如代理。……三、余（張學良）陪同墨三（顧祝同）到洛陽，最好到潼關或臨潼，由啟予（商震）或龐炳勳派兵陪同前往，請虎城及各軍長來會商」、「乙、匪不剿：一、調虎城到甘，以何雪竹（何成濬）或劉經扶（劉峙）為西北行營主任。……二、調東北軍駐豫、鄂一帶整理訓練，擔任國防，由王樹常負責，由良（張學良）幫助整理完畢，良願去讀書」。張的囚禁之地曾五次變更。1月13日，張在賀耀祖、戴笠陪同下，偕米春霖由南京至奉化溪口，住武嶺學校內；蔣以修訂之善後方案送張徵求意見。張致函楊虎城、于學忠等，稱「請兄速下最大決心，使委座及弟易收束陝、甘之局」。張由南京乘專機往到浙江溪口雪竇山上中國旅行社招待所。1月23日，經蔣同意後，戴笠陪同李志剛至雪竇寺中國旅行社往見張與趙庵，張慨嘆說：「蔣先生是不會讓我回去的，請告訴虎城，多容忍，要團結。我估計除非全面抗日，東北軍還存在，我才有可能出去，否則是不能出去的。」2月1日，張函勸所部遵照中央命令撤防。2月4日，中央軍入駐渭南，推進至臨潼，張、楊部隊陸續後撤。2月17日，國民政府令準蔣所請，張著予恢復公權。2月22日，王樹常、莫德惠過杭州赴溪口訪張。3月30日，于學忠赴奉化往見張。
1937年9月中秋節，張學良到妙高臺過節，晚上寫信給蔣，請求抗戰。蔣要張學良“好好讀書”。
1938年1月，張學良被遷移到湖南郴州蘇仙嶺。3月，遷移湘西沅陵鳳凰山。1939年11月下旬，日軍進犯湖南，張學良又被遷至貴州修文縣陽明洞。
1949年蔣撤退臺灣之際，楊虎城全家被殺，張則是先押解到臺灣。張晚年表示，蔣原本是要槍斃他的，是宋美齡求情，勉強留住他的命。他不明白蔣介石為何把楊虎城滅門，他曾勸楊虎城在西安事變後出國，回國沒有好處。1949年1月，蔣在南京宣布下野，當時于右任建議他放了張與楊虎城，蔣不耐煩的說，去找李宗仁，但李宗仁不知道兩人關在哪裡。之後蔣就下令殺掉楊虎城一家。蔣原本也想殺了張學良，而是宋美齡對蔣表示，「若你對張學良不利，我立刻離開臺灣、公布這些事情。」張一開始並不知道這些事，是美國公使派人抄的這些對話給他看的。
沈陽大帥府前的張學良塑像
1946年國共兩黨召開政治協商會議上，中國共產黨曾提出釋放張，但未獲蔣同意。隨即逐步發生第二次國共內戰。10月，先遷移重慶戴笠公館。10月底，張被帶離重慶。11月1日，張與趙一荻被送達臺北松山機場，在臺灣繼續軟禁，限制人身自由。隔日就轉移至新竹縣五峰鄉井上溫泉。二二八事件時，竹東區公所被民眾攻佔。負責看管的軍統少將劉乙光命令如果到最後無法阻擋民眾劫人，即殺掉張與趙一荻。由於此時缺乏食物，張曾回憶當時是靠原住民給蕃薯才有飯吃。1947年3月8日，二二八事件後，保密局長鄭介民派遣劉戈青抵臺，同保密局臺灣負責人陳達元，協助長官公署工作，並確認張安危。1947年5月9日，國民政府委員莫德惠赴臺灣，以私人資格探視張。1949年，先搬至高雄壽山，隔年又重返清泉溫泉，直至1957年10月，張移至高雄西子灣。
張生前表示他最愛高雄故居，住在高雄最快樂。起初住在高雄壽山「高雄小白宮」（1949-1950）。1957年再次移到高雄西子灣（1957-1959，後為西子灣蔣介石行館，今國立中山大學西灣藝廊）。
1957年初，張奉蔣介石之命開始撰寫回憶錄，4月22日完成，命名為《雜憶隨感漫錄》。該文中，張指責中共“包藏禍心，別有所圖”，贊揚蔣在西安事變中“剛正嚴厲”，自貶“行動魯莽，思想幼稚，可恥而又可笑”。稿件上交時，張復函稱本人對稿件并不滿意，還請上峰修改指教。5月5日，蔣高度評價這本回憶錄，并親自對稿件做了修改，要張親筆再抄一份。5月10日，張收到退回的修改稿件，按蔣要求開始抄寫，稿件改名為《西安事變反省錄》，內容并無重大變動。7月14日，張將《西安事變反省錄》抄寫完畢。
12月7日，張致函宋美齡，稱起居飲食，一切舒適，惟當前國勢艱難，同胞多處水深火熱，而張蒙此優厚待遇，實感不安，不知何以報國。蔣氏父子先后接見，使張心頭升起希望。據看守張的人回憶，當時張“以為要放了，那興奮的樣子，真是手舞足蹈。”
1959年再被移居到臺北北投幽雅招待所（今少帥禪園）。7月25日，張與宋美齡長談，宋美齡稱：“你的問題，時間還要久啦。須要有忍耐。我人一切都是上帝的安排，愿多作禱告。”自此，張對自由不再抱幻想，也不再撰寫回憶錄。
1961年，開始解除「管束」（即軟禁），可以外出旅行、購物、上館子和會客，但皆需事先請示且受到監視。張選擇移居北投復興崗自建屋舍。
1964年7月1日，臺北《希望》雜志刊登《張學良西安事變懺悔錄摘要》。「西安事變懺悔錄」，底下署名張學良。內容為蔣經國定稿的《西安事變反省錄》。張讀到后立即給蔣中正寫信，聲明“這東西不是我發表的”，“誰發表誰的責任”。蔣中正為此非常生氣，結果《希望》雜志被查禁。
卜少夫稱：「西安事變發生時，張三十六歲。張在回憶錄提及：『我的事情就只到三十六歲，以後就沒有了。』回首一生，張自問做了最錯的事，就是在西安事變中，姑息了共產黨。往後數十年，隔岸目睹中華民族盡歷空前的苦難，張氏最是羞悔。」
1992年9月，92歲的張學良在臺灣北投軟禁住所接受自傳紀錄片《世紀行過》專訪，2000年播出。
五峰鄉張學良故居的趙一荻與張學良銅像
1919年，張作霖命張和遼寧省梨樹縣商會會長-{于文斗}-女兒于鳳至結婚。張與原配夫人于鳳至，生三子一女。
1922年7月，谷瑞玉在二姐夫的家宴上與張相識。
1924年10月，張與谷瑞玉婚外同居。然而，張始終沒能將她帶回沈陽的大帥府。據說是由於種種原因于鳳至難以接受她。其後，張、谷之間產生了不少摩擦。
1927年夏天張與谷瑞玉分居。
1927年在北京飯店舞會上，與溥傑當時的妻子唐怡瑩相見了，此後雙方約會頻繁，成為張學良的情婦。
1928年在天津蔡公館舉辦的一次生日舞會上與趙一荻相識，不久之后趙一荻獨自跑到東北與張同居。父親趙慶華曾任津、滬等鐵路局局長及交通次長等職。公開登報斥責女兒不知廉恥，與女兒斷絕關系。趙慶華有6男4女。趙一荻是婢女所生的庶女，在四女中排行第四，故人們又稱她為趙四小姐。趙一荻跪求于鳳至，說自己沒有退路了，求于給她一條活路，承諾終生不要名分，于鳳至心軟同意。從此，趙一荻成為張的情婦，住在于鳳至出資修建的小樓里，以祕書身分陪伴在張身邊。
1931年初，張便與谷瑞玉分手。張與谷瑞玉沒有子女。
1936年12月12日西安事變，張被囚禁后，于鳳至陪伴其一同承受牢獄之災。
1940年于鳳至患乳腺癌，醫院告知國內無法醫治。且他們有一個兒子于倫敦轟炸中腦部受損，需親人照顧。經張學良勸導、蔣介石同意，于3月去美，同時將子女接至美國照顧。趙一荻得以陪伴張左右。
張久被軟禁，很自然對宗教發生興趣，他最早篤信佛教，看了頗多佛經，還能背誦《金剛經》，並自覺對佛法頗有心得。甚至在新竹時，還與一些佛教法師一起討論佛法。早年在臺灣山區，某次宋美齡來看他，發現他篤信佛法，就說要領導張走向真理，去相信基督教，宋先感化趙四小姐成為虔誠基督徒，漸漸張自己也就相信。1955年，慕道友張學良皈依基督教。
1961年秋，當張被解禁后，移居自行選擇新建一座小別墅，在臺北市北投區復興三路70號復興岡居所。
1961年初，在蔣家同意下，才遷入自己出資蓋的兩層樓房，位於臺北市復興三路70號，是他一生居住最久的地方，
1964年為斷絕張遠走美國這一退路，蔣介石借張入基督教，按教義一名男子不能同時與兩名女子保持夫妻關系，逼迫張與于鳳至離婚。趙一荻借機亦撕毀不要名分的誓言，遣人游說于鳳至，撒謊稱張學良主動要求與于鳳至離婚并和自己結婚，于鳳至為張學良安全考慮，同意在形式上和張離婚，但堅持“離婚”是被逼無奈，并非夫妻情斷。
1964年7月4日，張在臺北與趙一荻正式舉行婚禮。
1975年4月5日，蔣介石逝世。蔣經國仍然沒有釋放張，是執行蔣遺志。
1982年10月17日，蔣經國函電宋美齡：
10月20日，宋美齡函電蔣經國：
10月22日，蔣經國函電宋美齡：
1988年1月13日，蔣經國逝世。李登輝繼任中華民國總統，初期未有改變軟禁張政策，直到1990年將其釋放。1990年6月1日，臺灣各界人士為張重獲自由並於圓山飯店九十壽辰舉行隆重慶祝，在當時接受訪問，他說道，自己虛度了90年、對國家社會人民毫無建樹，慚愧萬分，哪有什麼壽可以做，他還引述《聖經》，暗示自己是罪人之魁。1991年3月10日，張攜夫人赴美國探訪親友。6月初，返回臺北，其後於12月接受香港無綫新聞專訪，表示想在適當時候回到位於東北的家鄉探親，並對兩岸分治表示痛心。1993年4月，受聘為東北大學名譽校長，5月受聘為哈爾濱工業大學名譽理事長。1993年12月15日，張夫婦定居夏威夷。1994年獲得綠卡，長居夏威夷。2000年6月22日，趙一荻夫人逝世，享年八十八歲。
2001年10月14日14時50分（臺北時間10月15日8時50分），在美國夏威夷首府檀香山斯特勞布醫院逝世，享壽100歲。10月19日，總統府明令褒揚，褒揚令全文為：
東北耆宿張學良，早預戎行，勇略聿昭，英雋秀發，蜚聲於時。民國十七年臨危授命，主政東北，懷民族大義，秉愛國志節，勇拒日人威逼利誘，毅然宣布易幟，擁護中央，促成統一，奠定訓政時期建設根基。旋於中原大戰期間，通電支持國民政府，調停各方，止息戰禍，厥功至偉。綜其生平，愛國情殷，慷慨貞固；淡泊恬靜，壽登期頤。遽聞殂謝，悼惜良深，應予明令褒揚，以示政府篤念耆賢之至意。
總統　陳水扁
張雖然長壽，卻始終沒有回東北老家，有的歸咎于身體原因，也有歸咎兩岸關系的政治原因。
張作霖起初並不支持張學良就讀講武堂，因為軍人的危險性太高，張學良說：「父親最反對我當兵，他要我學別的甚麼東西，留不留洋也好。他說：『軍人是賭腦袋的，幾個活著回家？』我堅持，他也順了我，說：『你這麼倔，要便要罷，記得把腦袋懸在褲腰帶上，隨時準備送給人家。』」另一方面，張作霖怕張學良吃不了苦，曾對張學良說：「甚麼？你要上講武堂？你別給我丟人了！你去了幾天，幹不了再出來？你在講武堂要能畢業的話，回來我就給你當營長！」
張在東北時為了要自製汽車，曾購買一臺瑞雪汽車，拆解後設法讓遼寧迫擊炮廠製作，最後在1931年5月問世，汽車名稱為「民生號」。這是中國汽車業歷史上，中國人制造的第一批汽車。
1929年初冬，為歡迎九世班禪再次來瀋陽，張學良令省政府妥善接待，租房66間，免費為招待班禪事務處安設了4部電話，同時，撥款5萬多元，於皇寺後樓籌設了招待處。班禪抵瀋陽後，張學良親自為其設家宴洗塵。九世班禪1930年離瀋陽前，曾致電張學良：「自去歲來瀋，備承優遇，東道隆情，銘感無似。」
1934年初，透過湖北省主席張群的居中連繫，請當時在漢口任豫鄂皖「剿匪」副總司令的張學良用飛機帶藏傳佛教的活佛諾那呼圖克圖到四川成都去見蔣委員長。因張學良尚有要事在身，不能立即將諾那呼圖克圖帶到四川去，因此禮請諾那呼圖克圖在張學良家中小住數日。在此間，張學良以出家人吃素問題與諾那呼圖克圖有過談話，並談到軍人戰爭的問題，初步認識到佛教中，菩薩「為救大多數人而殺惡人，並願承擔業報」的觀念。張學良深受其話語感動，日後並在其回憶錄中以及記者訪談中，多次提及此事。這也是張學良第二次接觸藏傳佛教的僧侶，諾那呼圖克圖與其談話使其對佛法更有認識。
張十分欽佩李登輝，認為他是個很好的基督徒，又是個很好的學者，無論甚麼事，李登輝都有很好的研究。
張對宋美齡滿懷感激之情。根據美國哥倫比亞大學近日公布張生前與蔣、宋美齡伉儷往來的信件顯示，宋美齡自1936年“西安事變”后，數十年一直對張備極保護、關懷，屢次勸阻蔣對他下殺手。宋美齡與張往來信函反映兩人深厚情誼，張生前也說，他因為蔣夫人而保命。
張早年讀教會學校，曾受洗，但一直以佛教徒自居，並不相信基督教。張說，他少年時代就常出入基督教青年會，中學也在教會學校讀書，「早就受洗過了」，不過當時主要是在教會練習英文與打籃球，只是形式上的，根本沒信仰基督教。事實上張起初篤信佛教，在軟禁期間時常與佛教法師討論佛法、禪理。張因為宋美齡的傳教，在1964年再度受洗，改宗基督教，後為紀念改信基督，曾請美國畫家油畫一幅基督像，並在晚年將此畫贈與其副官。
張學良文學造詣不差，曾作對聯「兩字聽人呼不肖，半生誤我是聰明。」、「白髮催年老，虛名誤人深。」張學良也親題輓聯與楊宇霆之家屬：「詎同西蜀偏安，總為幼常揮痛淚；凄絕東山零雨，終憐管叔誤流言。」
張學良為人幽默，喜歡打油詩，比如以前參加國民黨中常會，因年紀較小，被蔣介石叫到後排座位坐著。有人問張學良會不會不甘願，張學良稱：「年輕不是罪，年輕早些退，坐到後排位，好過聞屁味。」曾經嘲弄人：「一臉牛馬犬，兩眼勢利權，三字吹拍騙，四維禮義廉。」說人長相醜陋，性情貪婪，為人逢迎拍馬，根本無恥。（後被傳為北京大學學生諷刺羅家倫語）
張與夫人在臺北市北投區復興崗的故居，已改建為主題公園「少帥禪園」，供遊人體驗當年張氏夫婦的生活，及品嚐張氏生前最愛的美食。
1924年，第二次直奉戰爭爆發后，張學良開始吸食鴉片。1925年，張學良在恩師郭松齡倒戈反奉后，奉系情況危急，張壓力過大以毒銷愁，因此漸漸吸毒成癮。1928年夏，張決心戒掉鴉片，聽了楊宇霆建議，采用據說對戒除鴉片有特效的日本進口注射藥「巴文耐魯」，并讓私人醫生馬揚武為其注射。但后來才知「巴文耐魯」，含有少量海洛因，但張已因長期使用對嗎啡針成癮，張后來遷怒馬醫生不知藥效，遂辭退馬醫生。1933年，后來張在上海身體愈加衰弱，宋子文、端納勸張出國前再次戒毒。張跟福音派傳教士米勒耳醫師（Dr. H. W. Miller）早有情誼，他是孔祥熙朋友。米勒耳醫師給張打上抗生素。在其戒毒后，張寄付了10萬塊銀元，幫助他的弘法事業。自此，張已完全根除毒癮。
張晚年曾接受過幾次訪問，澄清一些爭論已久的歷史問題。1993年，92歲的張在軟禁住所接受自傳紀錄片《世紀行過》專訪，由郭冠英採訪、周玉蔻製作，2000年播出。。後來又與著名歷史學者唐德剛製作《張學良口述歷史》（臺北：遠流出版，2009年3月1日）。「瀋陽事變」和「西安事變」，張生前沒有「第一手」交代。《張學良口述歷史》最終未能寫完，許多關鍵問題，最終沒有得到親口解密。根據張遺囑，哥倫比亞大學在他死后公布張自述材料（參見維基語錄張學良相關內容）。
1989年中，張向歷史教授王冀（王樹常子）說西安事變是因為蔣說要「用機關槍打學生」而起。關于張為何推辭解密歷史，張在接受華視採訪時說：“我不願意寫歷史，我說假話？——有意思麼？那我寫什麼給後人？我寫自己好，臭表功？我寫別人不好，那更不能！還有好多我有忌諱，我不能把這些話都說出來。事實我知道太多了，我不能。我的長官、我的父親，還有我的朋友、我的敵人。比方説對馮玉祥，我對馮玉祥知道得最詳細，我不願意說這些事情，我不應該說這些。”“我不能罵我自己，罵我自己人家也不信，何必呢？我看人家寫好多回憶錄，我就笑一笑，那有什麼意思呢？歷史是別人來寫，不是我自己來寫。”“評論就讓別人去評論去，我不在意。你看我一生，我爭權奪利過嗎？我從來沒為我自己爭權奪利過，我能給國家，給人民貢獻，我盡我力量。我個人地位隨便怎樣，我就走開，就完了。”
張在重獲自由以后，還曾經多次發表言論批評蔣，其言論與幽禁時期大相徑庭。近代史歷史學家楊天石認為：張學良幽禁時期的所謂“懺悔”，只是在特殊壓力下的一種自我保護，通過“改頭換面”，借以“死里求生”。
***張學良 于鳳至，谷瑞玉（妾），趙一荻（情婦）
****長子：張閭珣（1918-1986）（于氏生）
****次子：張閭玗（1919-1981）（于氏生）
****三子：張閭琪（1919-1929）（于氏生）
****長女：張閭瑛（1916-）（于氏生）陶鵬飛
****養子：蕭朝智（于氏收養）
****養女：張桂蘭（于氏收養）
****養女：胡文秀（谷氏收養）
****私生子：張閭琳（1930-）（趙氏生）陳淑貞
***二弟：張學銘（1908年-1983年）姚夫人，朱洛筠
****侄女：張閭蘅，自1967年開始就長期照顧張學良的生活，至張學良在夏威夷逝世。
***六弟：張學俊，1973年在臺灣去世，曾供職于軍統；
***七弟：張學英，貧病交加在香港去世；
***八弟：張學銓，一直留在天津，1992年去世。
****侄女：張閭娥（姚氏生）
張晚年自評：「我們張家父子，若不是爲了愛國，會有這種下場嗎？」他對他自己發動「西安事變」是是非非自我批評，也是非不定，雖然他在口頭上硬到底，說什麼歷史如走回頭路的話，「西安事變」他還是要發動。唐德剛說這是張親口向他講的，但張也認真地說，自己如是蔣，一定會把張學良槍斃。他自己部下如果犯上作亂，他早就槍斃他們。因此他被蔣關半個世紀，不但無怨無尤，蔣在他心目中，始終「親如骨肉」，是抗日救國統帥、民族大英雄。他在幽居臺北時寫《懺悔錄》開場白也有「少年登科大不幸也，處事接物，但憑一己之小聰明和良心直覺」。
《紐約時報》在張的訃告《Zhang Xueliang, 100, Dies; Warlord and Hero of China》中稱將張稱為改變了中國歷史的民族英雄，同時海峽兩岸沒有太多共同觀點的領導人，能夠同時為張先生的死發去悼函，說明了張先生具有一定聲望。
汪精衛：「去歲（1931年）放棄沈陽，再失錦州，致三千萬人民，數十萬土地，陷於敵手……」
宋美齡於1980年10月2日函電蔣經國：「……密經國：覽近日共匪連續報導對張漢卿頌揚備至，並謂漢卿在囹圄中已有四十四年。共匪對西安事變所以強聒不舍，不外圖利用此事為一懸案造成公論，為統戰之新穎口號及資料。否則，時有四十餘年何必再提，況漢卿在臺生活恬澹自得，且經常研究聖經，復極有領悟。共匪今後所能運用者，乃不外當時軍事法庭審訊之判決，交軍事委員會委員長管教十年。漢卿當時受共產黨之誘惑所為，固屬荒唐。勝利後，大陸淪沉，其當時魯莽逆行影響殊大，毫無疑義。但被能及時幡然覺悟，且在千鈞一髮中説服疑忌百出之楊虎城使父親生還，再次領導應戰中國有史以來抗禦敵虜之成功，又令全國人民不由而然自動放爆竹慶祝脫險，且令許多半獨立省份之軍人驀覺父親乃唯一可領導抗戰之領袖。除共匪之八路軍、新四軍不聽命令外，各軍人大體上言均能除門戶之分，團結以赴。此乃西安事變不幸中之最大收獲，固非張漢卿始能料及。但是，不期然而然所產生之奇跡，我政府以往對宣傳及闡明政策方針方面，向遜共匪，豈袛一籌。汝所諗知，故-{余}-意不必正駁斥袛須……彼參加公開會集多予露面，則對共匪之伎倆不攻自破。汝亦有同樣想法否？母十月二日」