谈判结束后，24日晚，蒋介石会晤了他“所不愿见者”——周恩来。大抵因为他原本“不愿见”，所以在他的《西安半月记》中，一字未提。宋美龄的《西安事变回忆录》中，也只提及她与“有力分子”周恩来的见面，未提及蒋介石曾会晤周恩来。
然而，蒋介石“悬赏八万元”的这颗脑袋，竟如此戏剧性地出现在他面前！
过去的文献，一直是说宋子文、宋美龄陪周恩来去见蒋介石。然而，1990年6月8日，张学良在台北接受日本NHK电视台采访时，事情真相有了新的突破：
问：蒋介石和周恩来曾在西安会面。当时张先生应该在场的，是吗？
答：这是尖锐的问题，请不要再问了。我不但在场，而且是我领周恩来去见蒋先生的。
张学良第一次透露了“是我领周恩来去见蒋先生的”。尽管已经事隔半个多世纪，张学良却依然认为“这是尖锐的问题”。
蒋介石那时被囚在距张公馆一箭之遥的高公馆。周恩来希望一晤蒋介石，宋氏兄妹事先打了招呼：“委员长这两天病了，不能多说话。”
当年，蒋介石和周恩来共事于黄埔军校，一个是校长，一个是政治部主任。自从国共纷争，蒋介石与周恩来已经十年未曾谋面。
据张令澳作《国共合作秘密使者张冲》一文，写及1936年6月周恩来、潘汉年曾应张冲之邀秘密赴莫干山与蒋介石会谈。张令澳先生曾在蒋介石侍从室工作。1993年3月1日，笔者询问张令澳先生，文中所记蒋、周1936年6月会晤是否系亲睹之事？张先生答系传闻，那时他尚未到侍从室工作。由于此事迄今未曾在国共双方有关文献上查到依据，只能作为一桩传闻。
周恩来在张学良及“二宋”陪同下，步入蒋介石卧室，蒋介石正卧病在床。蒋介石支起身体，请周恩来坐在床前。厮杀了十年，蒋、周如今晤谈于一室，真是不易！
周恩来仍照以前的习惯，称蒋介石为“校长”，寒暄道：“我们有十年没见面了，你显得比从前苍老些。”
蒋介石点了点头，说道：“恩来，你是我的部下，你应该听我的话。”
周恩来颇为机灵，顺着蒋介石的话，转向了正题：“只要校长能够改变‘攘外必先安内’的政策，停止内战，一致抗日，不但我个人可以听你的话，就连我们红军也可以听你的指挥。”
这时，宋美龄一听说及敏感话题，马上就替蒋介石作了答复：“以后不剿共了。这次多亏周先生千里迢迢来斡旋，实在感激得很。”
这样，谈话的气氛变得宽松起来。蒋介石也说：“我们再也不打内战了！”
蒋介石居然还这么说及：“每次我们之间打仗时，我常想起你。即使在战争中，我还记得你曾帮助我工作得很好，我希望我们还能共同工作。”
这么一来，谈话切入正题。虽然张学良1990年对日本NHK记者说，“现在还不能泄露当时蒋介石与周恩来谈话的内容”，不过，1980年《周恩来选集》上卷问世，首次公开发表周恩来《关于西安事变的三个电报》，其中倒是写及了蒋、周会晤的内容：
蒋已病，我见蒋，他表示：
（甲）停止刺共，联红抗日，统一中国，受他指挥。
（乙）由宋、宋、张全权代表他与我解决一切（所谈如前）。
（丙）他回南京后，我可直接去谈判。
这一段周恩来写于会晤蒋介石后第二天的电文，可以说是关于蒋、周会谈的最权威的记录。
在晤谈之中，蒋介石跟周恩来还聊起家常，说及长子蒋经国在苏联，并表露出思念之意。周恩来马上答应，可以与苏联方面联系，帮助他们父子早日团聚。
蒋经国自1925年赴苏联学习，一晃，已经十一个年头。后来，蒋经国消息杳然，蒋介石曾委托驻苏大使蒋廷黻查询，也未知一二。其实，1935年3月，蒋经国已与俄罗斯少女芬娜（后来改用中国名字蒋方良）结婚，年底生长子文伦，即蒋孝文；1936年又生一女，名爱理，即蒋孝璋。那时，蒋经国在苏联任乌拉尔重型机械厂副厂长……
听说蒋介石思念长子，周恩来后来果真帮他与苏联联系，促成了蒋经国在1937年3月返回中国，与蒋介石团聚。国民政府驻苏大使蒋廷黻曾这样回忆：1937年某夜，当我和部属们闲谈时，有人报告我说有客来访，但于见我本人前，不愿透露姓名。当我接见他时，他立即告诉我他是蒋经国。我很高兴……
西安事变，使蒋介石遭劫持，不意却由此引出蒋介石与周恩来的见面，又引出周恩来帮助蒋介石父子团圆的喜剧来！
周恩来富有人情味，极为关心人，这一小插曲曾传为美谈，也是蒋、周会谈的意外收获！
顺便提一笔，毛泽东之子毛岸英、毛岸青，却是经张学良的帮助，由“红色牧师”董健吾牵线，于1936年6月趁张学良挚友李杜将军去西欧考察时，从上海带去，董健吾之子董寿琪同行。他们抵达巴黎后，再转往苏联……