張、楊確定兵諫計(jì)劃后，楊虎城也做了一些必要的準(zhǔn)備。他令孔從洲詳細(xì)了解南京軍、警、憲、特機(jī)關(guān)在西安城內(nèi)和郊區(qū)的分布情況，以及西安市區(qū)的交通要道和所需的警戒兵力。楊還令孔從洲在夜間進(jìn)行了一次有針對(duì)性的軍事演習(xí)。當(dāng)時(shí)西安城內(nèi)的武裝力量情況是這樣：蔣系武裝力量共有七千余人，其中主要的是楊鎮(zhèn)亞的中央憲兵二團(tuán)千余人，市公安局長(zhǎng)馬志超指揮的公安總隊(duì)二千余人，省保安處長(zhǎng)張坤生領(lǐng)導(dǎo)的保安部隊(duì)約千余人，公秉藩率領(lǐng)的交警總隊(duì)約千余人。十七路軍在西安城內(nèi)的兵力，主要是孔從洲(時(shí)任陜西警備二旅旅長(zhǎng)、西安城防司令)指揮的三個(gè)團(tuán)，此外還有十七路軍炮兵團(tuán)、特務(wù)營(yíng)和教導(dǎo)營(yíng)，共約八千人。十七路軍部隊(duì)分駐在西安的南、西、北城和西關(guān)；東城由東北軍駐防。
12日晨，十七路軍在西安城內(nèi)的行動(dòng)按事前的分工進(jìn)行。宋文梅率其特務(wù)營(yíng)負(fù)責(zé)扣押住在西京招待所內(nèi)的南京軍政大員。他接受張、楊命令后，便和特務(wù)營(yíng)的李錦峰連長(zhǎng)和王子中排長(zhǎng)率部奔向西京招待所并將其包圍。宋命令李錦峰在外面嚴(yán)密監(jiān)視，不準(zhǔn)任何人出入招待所；他帶領(lǐng)經(jīng)過挑選的幾十名士兵沖入招待所內(nèi)，迅速解除了那些國(guó)民黨軍政大員的武裝，并讓他們到大餐廳集合。經(jīng)過清點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)缺少陳誠(chéng)、萬耀煌和邵元沖。宋文梅命令士兵在招待所內(nèi)嚴(yán)密搜索，在大餐廳后面燒火室一個(gè)大木箱里找到陳誠(chéng)，在萬耀煌妻子所住房間的衣柜里找到了萬耀煌。住在招待所樓下南排房的邵元沖，聽到槍聲，不明真相，越墻逃跑，跑到招待所西面公園東側(cè)圍墻時(shí)，被流彈擊倒。宋文梅聞?dòng)嵹s到，邵已不省人事，送入醫(yī)院搶救，不久死亡。
陜西警備二旅五團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)鄭培元，奉命解除城內(nèi)和西郊機(jī)場(chǎng)蔣系軍警的武裝。12日拂曉，他抽調(diào)部分兵力警戒南、西、北城，令第一營(yíng)解除北大街警察局、派出所及火車站護(hù)路隊(duì)的武裝；令第二營(yíng)解除警察分局、派出所、憲兵二營(yíng)營(yíng)部及鐘樓附近警察第三大隊(duì)的武裝；令第三營(yíng)解除西大街公安分局、派出所和憲兵第五連武裝。十七路軍行動(dòng)時(shí)天剛拂曉，蔣系軍警一般還在酣睡中，十七路軍以迅雷不及掩耳的閃電戰(zhàn)沖入對(duì)方營(yíng)房，第五團(tuán)大約只用了一個(gè)小時(shí)就完成了繳械任務(wù)；只有第一營(yíng)在解除西安火車站護(hù)路隊(duì)，第二營(yíng)在解除憲兵第五連和警察第三大隊(duì)武裝時(shí)，發(fā)生了較為激烈的戰(zhàn)斗，雙方互有一些傷亡。到黎明時(shí)，十七路軍在城內(nèi)已控制了火車站、郵電局等要害部門；接管了西郊飛機(jī)場(chǎng)，扣留了所有飛行人員和飛機(jī)；查封了國(guó)民黨各大銀行在西安的支行；還扣押了邵力子、晏道剛、曾擴(kuò)情，槍斃了中央憲兵二團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)楊鎮(zhèn)亞。
在西安事變爆發(fā)的同時(shí)，張學(xué)良還發(fā)動(dòng)了蘭州事變。當(dāng)時(shí)的甘肅省會(huì)蘭州，主要是由東北軍方面控制。以于學(xué)忠為軍長(zhǎng)的東北軍五十一軍駐在這里，于當(dāng)時(shí)還任甘肅省政府主席兼川陜甘邊區(qū)剿匪總司令；同時(shí)蘭州也駐有中央軍胡宗南部，任甘肅綏靖公署主任的也是蔣的嫡系將領(lǐng)朱紹良。西安事變爆發(fā)前，朱紹良、于學(xué)忠及其五十一軍的三個(gè)師長(zhǎng)均奉命去西安參加軍事會(huì)議，事變爆發(fā)時(shí)他們都不在蘭州。12日晨，張、楊在西安指揮扣蔣戰(zhàn)斗的同時(shí)，張學(xué)良密電在蘭州的解方(五十一軍中校參謀、抗日同志會(huì)成員),令其響應(yīng)西安的行動(dòng)，在蘭州發(fā)動(dòng)事變，電文大意是：軍事會(huì)議破裂，我與楊主任合作，已將蔣介石及中央軍的諸將領(lǐng)扣押，發(fā)表了八項(xiàng)救國(guó)主張；要求解方轉(zhuǎn)達(dá)五十一軍：立即在蘭州響應(yīng)西安的行動(dòng)，發(fā)表聲明擁護(hù)八項(xiàng)救國(guó)主張，并立即切斷朱紹良的綏靖公署和南京政府的聯(lián)系，把中央嫡系在蘭州的軍隊(duì)、黨部、公安部隊(duì)一律繳械，將其主要人員看管起來，等等^[1]。同一天，在西安的于學(xué)忠也給五十一軍參謀長(zhǎng)劉忠?guī)职l(fā)了內(nèi)容相同的電報(bào)。于是，解方通過劉忠?guī)职l(fā)動(dòng)五十一軍在蘭州采取行動(dòng)。12日晚7時(shí)，五十一軍的三個(gè)師分頭開始行動(dòng)，將胡宗南在蘭州的兩個(gè)團(tuán)繳了械，查抄了綏靖公署、省黨部、公安局在蘭州的特務(wù)機(jī)關(guān)，并把他們的頭目集中看管，控制了飛機(jī)場(chǎng)，同時(shí)發(fā)表聲明，擁護(hù)張、楊在西安的行動(dòng)和八項(xiàng)救國(guó)主張。因主持這次行動(dòng)的是軍、師兩級(jí)參謀人員，有人把蘭州事變稱之為“參謀造反”。