毛澤東、張聞天接到周恩來關於上述情況的報告之後，即於3月12日以中央書記處名義致電周恩來並通告紅軍部隊各軍事首長，指出“賀顧所改各點，太不成話，其企圖在於欲使我黨放棄獨立性，而變成資產階級政黨之附屬品”，對他們所提“均須嚴拒申明無從接受”。電報指出，“在整個談判中，必須堅持無產階級黨之政治立場”，“絕對不能遷就”。對談判策略，針對兩個星期來國民黨方麵“著著進迫”，提出我方“現應改換姿勢”，“向之進攻”，堅持三個國防師（每師15萬餘人）組成某路軍領導不變，蘇區完整等最後限度的條件，並“申明西安無可再談，要求見蔣解決”。1937年3月12日中央書記處致恩來並告彭、任、張、賀、關、陳、聶、徐、程電，見《中共中央抗日統一戰線文件選編》（中），檔案出版社1985年版。3月15日、16日，中央書記處又連續致電周恩來，要他要求迅速見蔣當麵解決問題，為顧全大局，按照電報所列中央確立的15項談判條件繼續談判。1937年3月16日中央書記處致周恩來電，見《中共中央抗日統一戰線文件選編》（中），檔案出版社1985年版。
毛澤東、張聞天等在政治上采取的這一進攻姿態，促成了周恩來和蔣介石的直接會晤。1937年3月下旬，周恩來飛抵上海，由潘漢年陪同到杭州和蔣介石進行談判。4月初，周恩來回到延安，毛澤東、張聞天、博古、彭德懷、林伯渠等到機場迎接。隨即召開政治局擴大會議，聽取周恩來的彙報。在杭州談判中，蔣不得不承認國共分家十年招致軍閥割據、帝國主義者占領中國的局麵，但對分家之責不作檢討而諉過於鮑羅廷。他要中共不必說與國民黨合作，隻是與他合作，並要求商量一個永久合作的辦法。當周回答最好辦法是製訂共同綱領時，蔣即要周速回延安商量合作和綱領問題。關於具體問題，蔣認為是小節，容易解決。當場允諾邊區完整，紅軍改編後3個師人數不少於45萬人、上設總司令部，國民大會國防會議中共可以派人參加等條件。蔣談話的中心，是要擁護他做領袖。據《中共中央關於與蔣介石談判經過和我黨對各方麵策略方針向共產國際的報告》（1937年4月5日），見《中共中央抗日統一戰線文件選編》（中），檔案出版社1985年版。政治局擴大會議決定：在抗日救國十大綱領及國民黨一大宣言基礎上起草民族統一戰線綱領，並提議在這個綱領基礎上結合新的民族聯盟（或黨），並提出修改國民大會組織法、選舉法的草案，準備提出修改憲法的草案，在全國範圍進行民主運動以影響蔣；對具體問題，堅持在不妨礙蘇區實行民主製度及共產黨在紅軍中的獨立領導的原則之下進行一切談判。會議還確定談判的策略，如進展順利，則擬以黨的名義發表合作宣言，爭取公開；否則，待事變發展，促蔣讓步。會後，張聞天、周恩來等進行了緊張的準備工作。
4月26日，周恩來飛抵西安，準備南行再次見蔣談判。毛澤東、張聞天、博古一起，對同蔣第二次談判的內容多次與周恩來電報往返進行商討。5月9日，周恩來收到中央來電：同蔣會談時解決國共兩黨關係的具體步驟是：一、確定共同綱領，二、發表共同宣言，三、發表邊區政府及四個師師長以上首長名單，四、紅軍實行改編，南京釋放政治犯。轉引自《周恩來年譜》（1898-1949），中央文獻出版社1997年版，第364頁。5月24日，洛、博、毛複周電提出此次赴廬山見蔣，“須談兩方麵的問題：第一方麵，關於綱領及蘇區、紅軍、共犯、黨報、經費、防地等問題；第二方麵，關於對日、對英、對蘇外交，國防軍事、國防經濟及國民大會，人民自由、政治犯等問題”。5月25日，洛、博、毛又複周電，關於見蔣談判之問題，除同意來電所提者外，還應提出並詢問蔣的外交方針、國防軍事、財政準備等問題，須力爭辦到：確定特區政府委員九人，名單為：林伯渠、張國燾、秦邦憲、徐特立、董必武、郭洪濤、高崗、張衝、杜斌丞；紅軍設某路軍總司令部，總司令朱德，副司令彭德懷（但準備讓步設總指揮部），至少四個師，一師長林彪，二師長賀龍，三師長徐向前，四師長劉伯承，先行發表，政治部製度照舊（但準備讓步設政訓處）；取締破壞民主運動、破壞兩黨合作、破壞紅軍蘇區之行為；增加紅軍防地等。1937年5月24日、25日洛、博、毛致周兩電，均載《文獻和研究》1985年第4期。
周恩來於6月4日抵廬山，6月8日至15日同蔣介石多次會談。同上次杭州會談相比，蔣的態度變化很大，設下許多新的障礙。他全然不顧先前關於製定合作綱領的提議，將周帶去的《民族統一綱領草案》撇在一邊，另外提出一個成立“國民革命同盟會”的主張，企圖從組織上溶化共產黨。對國共合作急需解決的具體問題，除同意紅軍改編後3個師人數可容至45萬人、經費照一般規定發給，國防會議開會時可容共產黨幹部參加之外，推翻了杭州會談時作出的不少承諾。蔣不同意在3個師上麵設總司令部，而要在3個師以上設政治訓練處指揮之；還要朱德、毛澤東出洋（或出來做事），各邊區武裝實行編遣後，其首領也須離開；不同意增加防地，還強調紅軍改編後部隊可移防；陝甘寧邊區政府，堅持由南京方麵派正的長官（可由共方推擇中央方麵的人）；國民大會可指定共產黨代表，但不以共產黨名義出席；還要共產黨避名幹實，等等，其意圖是不讓共產黨公開和保有獨立性。周恩來對組織原則、軍隊編製、邊區政府等都不同意。尤其是指揮與人事問題，與蔣爭論很久不能解決。經宋子文、宋美齡、張衝往返磋商，仍無鬆動。周恩來隻得返回延安。本段敘述的6月廬山會談情況據《中共中央關於與蔣介石第二次談判情況向共產國際的報告》（1937年6月日）中轉述的周恩來1937年6月15日關於談判結果致中央書記處電。要朱、毛出洋，據周恩來《論統一戰線》：“我們要求各黨派的合法地位，建立各黨派的聯盟，但他（指蔣）在廬山第一次談話會上居然敢說：‘請毛先生、朱先生出洋。’”見《周恩來選集》上卷，人民出版社1980年版，第195頁。