一九三五年十二月十七日至二十五日，中共中央政治局在瓦窯堡召開會議。周恩來和毛澤東、洛甫、博古等參加會議。這次會議討論了形勢及任務，通過《中央關於目前政治形勢與黨的任務決議》和《中央關於軍事戰略問題的決議》；決定建立最廣泛的民族統一戰線，規定黨的策略線是「發動、團結與組織全中國全民族一切革命力量去反對當前主要的敵人——日本帝國主義與賣國賊頭子蔣介石」；決定將蘇維埃工農共和國改變為蘇維埃人民共和國；確定國內戰爭同民族戰爭結合的方針，主張成立國防政府與抗日聯軍；決定紅軍東征山西，以便準備對日直接作戰。會議批判了「左」傾機會主義在政治上的關門主義和軍事思想方面的錯誤。
次年一月十日，中共中央政治局召開常委會，討論東征討伐國民黨閻錫山的問題。毛澤東在會上就敵情進行了分析，強調首先要打勝仗，才能創造蘇區。周恩來就東征的新兵員補充財政、供給等問題作了報告。會議決定中央政治局隨軍行動，在陝北組織有周恩來、博古、鄧發參加的中央局，周恩來為中央局書記，主持後方工作。十九日，周恩來與毛澤東、彭德懷簽署西北軍事委員《東進抗日及討伐賣國賊閻錫山的命令》，命令英勇的抗日主力紅軍，即刻出發，打到山西去，開通抗日前進道路，同日本直接開火；命令陝甘蘇區的抗日紅軍和游擊隊、赤衛軍少先隊，堅決保衛陝甘蘇區，擴大陝甘蘇區這個抗日戰爭的根據地；命令黃河兩岸的抗日紅軍、游擊隊和民眾，奮勇過河東去，在河東發展抗日根據地，配合紅軍主力打大勝仗。
紅軍東渡黃河前後，為保證後方安全，中央決定由周恩來出任中共中央東北軍工作委員會書記，進一步對東北軍開展抗日反蔣工作。一月二十五日，周恩來與毛澤東、彭德懷等二十名紅軍將領聯名發出《為紅軍願意同東北軍抗日致東北軍全體將士書》，指出：「中國蘇維埃政府與工農紅軍是願意與任何抗日的武裝隊伍聯合起來，組織國防政府與抗日聯軍，去同日本帝國主義直接作戰的。我們願意首先同東北軍來實現這一主張，為中國人民抗日的先鋒。」並提出關於組織國防政府與抗日聯軍的具體辦法，建議互派代表共同協商。
早在去年的九月底至十一月下旬，紅一方面軍在毛澤東、周恩來和彭德懷的指揮下，在陝北消滅了國民黨東北軍三個師，並且生俘東北軍第六百一十九團團長、張學良的得意門徒高福源。高福源被俘後，紅軍根據中央優待俘虜的政策，給他治傷，生活上加倍照顧，還經常給他講紅軍北上抗日，打回東北去，收復失地，停止內戰，一致抗日的道理。在紅軍政治思想工作的影響下，高福源主動要求放他回去，宣傳紅軍抗日的主張，說服張學良和紅軍聯合抗日。他向中央聯絡局局長李克農談了這個想法。李克農把高福源的想法和請求及時報告毛澤東、周恩來。中央軍委兩位最高首長即同意高福源的想法和請求。周恩來特意指示李克農，要高福源在蘇區多住幾天，多看看，多聽聽，回去之後多講紅軍聯合一切抗日力量、停止內戰、共同抗日的主張。
一九三六年一月初，高福源離開瓦窯堡回到洛川後，向張學良及東北軍第六十七軍軍長王以哲面報了他這幾個月在蘇區聽到的、見到的情況和紅軍抗日救國主張。張學良、王以哲對紅軍的抗日救國主張表示讚賞，要高福源趕回瓦窯堡，請紅軍派一位正式的代表與東北軍談判。十六日，高福源回到瓦窯堡，李克農帶他去見毛澤東、周恩來，談了張學良對紅軍停止內戰、一致抗日主張的回應。毛澤東、周恩來當即決定，派李克農為代表去洛川會見張學良、王以哲。
李克農一行臨行前，周恩來再三叮囑，說：「根據目前的政治形勢和軍事情況，這次出去和東北軍張學良談判停止內戰、聯合抗日的問題，成功的可能性很大。但是，也要考慮到會遇到一定的困難和危險，你們要有兩方面的精神準備。力爭談成，不管出現什麼情況，一定要談和。要努力做好團結工作，團結一切可以團結的力量。可以根據具體情況，先商談局部合作抗日的問題和經濟通商問題。這次出去，任務很重，重大的問題要及時電報中央請示。」他還給李克農一行指定了通信聯絡工具，研究了攜帶隱蔽的方法。
從二月二十六日至三月四日，李克農與王以哲、張學良先後進行了兩個階段的談判。第一階段，達成口頭協議：一，為鞏固紅軍與東北軍第六十七軍共同抗日，確定互不侵犯、各守原防；二，紅軍同意恢複六十七軍在富縣、甘泉、延安馬路上之交通運輸及經濟通商；三，延安、甘泉兩城現駐六十七軍部隊所需糧、柴、蔬菜等物，可向當地蘇區群眾購買；四，紅軍同意在甘肅被圍東北軍兩個營換防；五，恢複紅白通商，往來蘇區和白區的辦貨人員均穿便衣，紅軍與六十七軍有保護之責。第二階段達成的口頭協議是：一，為了進一步商談抗日救國大計，中共派一位全權代表，最好在毛澤東、周恩來中推出一位，與張學良再一次商談；二，紅軍代表經新疆去蘇聯的問題由張學良負責和盛世才交涉；三，中共派一位代表常駐西安，由張學良以灰色名義掩護。
李克農一行於三月七日離開洛川，北上經延長、河口過黃河，十六日到達石樓，向毛澤東、周恩來彙報與張學良、王以哲談判情況。在隨後召開的中共中央政治局會議上，毛澤東、周恩來等認為，張學良的態度是誠懇的，與他做進一步的談判，對開展抗日民族統一戰線很重要。會上作出決定，派周恩來為中共中央全權代表，赴延安與張學良談判。本來約定談判於四月初舉行，因張學良患喉疾，推遲到四月八日。
四月七日清晨，天下著大雪，周恩來和李克農帶著電台、警衛部隊從瓦窯堡出發。到了川口附近，天又下起大雨，他們的電台與東北軍聯繫不上。後來中央在石樓的電台與東北軍聯繫上了，才得知因氣候的緣故，談判推遲到九日舉行。
九日上午，睛空萬里。張學良、王以哲和中共聯絡員劉鼎乘飛機由洛川飛往延安。下午六點多鐘，張學良派專人到川口來接周恩來一行。這時，周恩來和李克農換上便裝，在張學良衛隊護送下進延安城。警衛部隊則按周恩來事先布置，控制延安機場，在談判期間任何飛機不得起飛。
談判地點在城裡的教堂。周恩來剛走到門口，張學良就迎上來，緊握住周恩來的手不放，激動地說：「周先生，雖然我們沒有見過面，但我早就認識你了！」
「我也早就認識你了！」周恩來一手拍了拍張學良的肩膀。「我的少年、青年時代是在東北度過的，跟少帥也算是半個老鄉了！老鄉見老鄉，兩眼淚汪汪啊！」
「我沒有臉見你這個老鄉啊！」張學良臉上泛起哀愁的神情。「我是東北軍將領，當日本兵打進自己的家鄉時，我卻把部隊帶到這來……」
「在全國同胞面前，你還背著一個『不抵抗將軍』的罵名！」周恩來眉頭一鎖，對張學良肅然道。
「是的，所以我感到非常慚愧！」張學良低垂下頭，愧怍地說。
「少帥知道為此而慚愧，悔悟還來得及。」周恩來緊緊地握了握張學良的手，真誠地說。「給少帥雪洗『不抵抗將軍』罵名的機會，現在來到了！」
張學良兩眼噙著淚花，凝望著周恩來，感激地說：「這個機會，是周先生給我的！……」
「不。」周恩來打斷張學良的話說，「應該說是全國人民強烈的抗日願望給你的！」
接下來，雙方針對停止內戰、聯合抗日有關問題進行開誠布公、推心置腹地交談。談判進行了一個通宵，到次日凌晨四點才結束。雙方達成口頭協議：一，中共赴莫斯科代表由新疆到蘇聯，東北軍的代表由歐洲去蘇聯。二，停止內戰，聯合抗日。三，在張學良沒有公開表示抗日之前，不能不接受蔣介石的命令進佔蘇區，六十七軍準備開到延安以北一帶來。四，雙方互派代表常駐。五，張學良認為紅軍主力在山西恐難立足，出河北太早。最好出綏遠，靠外蒙。如紅軍堅決東進，張可通知東北軍萬福麟部不加阻撓。六，互相通商。普通辦貨由紅軍設店自購，軍用品由東北軍代購。
張學良對談判十分滿意，拿出自己的積蓄兩萬塊光洋和二十萬法幣，資助紅軍作為抗日經費。另外，張學良還把《申報》六十年紀念印製的大地圖贈送給周恩來。這本大地圖是當時中國第一本比較精確的高等投影設色地圖，可輔助軍用，當時紅軍僅有兩本，另一本是申伯純送的。這可算是一份珍貴的厚禮！
四月二十二日，周恩來給張學良寫了一封信。信中寫道：「漢卿先生：坐談竟夜，快慰平生。歸語諸同志並電前方，咸服先生肝膽照人，誠抗日大幸。惟別後事變益亟，所得情報，蔣氏出兵山西原為接受廣田三原則之具體步驟，而日帝更進一步要求中、日、『滿』實行軍事協定，同時復以分裂中國與倒蔣為要挾。蔣氏受此挾持，屈服難免，其兩次抗議蒙蘇協定尤見端倪。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