张学良派出的一个骑兵旅和一个团的卫兵进入华清池，与保护蒋介石的宪兵连发生一番激战后，将蒋介石抓了起来，送入张学良公馆对面的高桂滋公馆。蒋介石被抓的时候，正穿着睡衣躲在华清池的后山。
此时，住在城内西京招待所的国民党中央诸大员，对华清池发生的事浑然不知。凌晨，正在睡梦中的陈诚突然被窗外的枪声惊醒。他知道情况有变，披衣翻身下床，将机密文件撕碎，投入抽水马桶，然后钻进餐厅前的柜台里躲了起来。杨虎城的部队进入西京招待所，上下搜捕，将住在这里的朱绍良、蒋鼎文、卫立煌、蒋百里、钱大均等南京大员一个个拘捕。邵元冲听到枪声后越窗逃跑，被人击毙。钱大均也被流弹击伤。据说，被士兵从柜台里拖出的时候，陈诚全身沾满面粉，白呼呼的一团，样子有点滑稽。
事变发生后的第二天，张学良就来看望陈诚等大员，让他们在“停止内战，一致对外”的通电上签名。陈极不情愿地签上自己的名字，但依然态度强硬，要求立即释放蒋介石，不能让中共插手此事。他还说，“委员长如果死了，你张学良也把我枪毙了。”
15日，张学良让陈诚给严重写封信，请他到西安来参与谈判，但被陈诚拒绝：“他决不会来，我也不能写此信。”张学良想从陈诚身上打开缺口的希望破灭了。①
据宋瑞珂回忆，陈诚被拘后，自以为凶多吉少，特别是由于中共介入，他这个“剿共”罪魁极可能生命难保。他曾摘下自己的手表，拿出钢笔、小日记本等物品，请张学良转交给妻子谭祥，但张没有接。这应该是陈诚事后告诉宋瑞珂的。
陈诚在回忆录中还说自己当面斥责张学良不抵抗日本人，张哑口无言而去。①是否果有其事，我们不得而知。但张学良本人后来在美国接受唐德刚采访时证实，九一八事变当天下达不抵抗命令的，确实是张本人，而非中央。当然，在九一八之前，蒋介石也确曾给张学良发过不抵抗的电报。他在九一八事变后下达不抵抗命令，其实还是执行中央的政策。所以，张学良应该也有得话来回驳陈诚。他之所以“哑口无言而去”，大概是不想与陈诚有太激烈的冲突，他毕竟希望西安事变能够得到和平解决，只是陈诚太不给他面子。
碰了几次钉子后，张学良对陈诚大概失去了信心，没有再去找他了。在中共及多方人士的努力下，西安事变最终得到和平解决。蒋介石口头答应张、杨提出的“停止内战，联合抗日”的主张。12月26日，张学良亲自送蒋介石回南京。陈诚等人也获得了自由。
他在回忆录里写道：“半个月噩梦一般的生活，至此才告结束。”
