“西安事變”后，在歐洲養病的汪精衛回國，由于身體原因，他并沒有在政府內任職。然而，此時的汪精衛仍是國民黨最高決策機關中央政治會議的主席，政治地位在蔣介石之上，對國民黨的方針政策仍有極大的影響力。1937年以后，南京政府開始采取強硬姿態對待華北地方軍閥的“華北自治政權”。1937年2月15日，國民黨五屆三中全會召開，會前南京方面要求華北五省領導人出席，閻錫山和韓復渠同意出席，宋哲元以立場特殊為由要求不出席會議，于是，蔣介石給宋哲元發去必須出席會議的強硬電報，宋哲元只好派他的副手秦純德代理出席。此后，宋哲元便在日本和南京之間受夾板氣，1937年5月10日，離職回到山東老家，不再過問華北政事，他的29路軍也在6月被南京政府國軍化——這支軍隊也是后來抗戰全面打響后，第一支與日軍交火的軍隊。

在五屆三中全會上，國民黨中央決定重設國防委員會，代替國防會議，并賦予其很大的權力，國防委員會有權直接領導南京政府的軍事、行政和監察機關。在外交上，國民黨中央在全會上明確闡明了南京政府的政策：“對外決不容忍任何侵害領土主權之事實，亦決不簽訂任何侵害領土主權之協定，遇有領土主權被侵害事實之發生，如用盡政治而無效，危及國家與民族之根本生存時，則必出以最后犧牲之決心，絕無絲毫猶豫之余地，……如果主權蒙受損害，超過忍耐限度，則決然進行抗戰。”，這表明南京政府對日抗戰的態度是十分堅決的。

五屆三中全會的另一個看點是有關國共合作的問題。1937年2月10日，三中全會召開前，中共曾致電大會，就國共兩黨合作問題提出了五項要求和四項保證，五項要求是：一、停止一切內戰，集中國力，一致對外；二、保障言論、集會、結社之自由，釋放一切政治犯；三、召集各黨各派各界各軍的代表會議，集中全國人才，共同救國；四、迅速完成對日之一切準備工作；五、改善人民生活。四項保證是：一、在全國范圍內停止推翻國民政府之武裝暴動方針；二、工農民主政府改名為中華民國特區政府，紅軍改為國民革命軍，直接受南京中央政府與軍事委員會之指導；三、在特區政府區域內，實施普選的徹底的民主制度；四、停止沒收地主土地之政策，堅決執行抗日民族統一戰線之共同綱領。雖然在五屆三中全會上，國民黨中央并沒有提出明確的抗日方針，否定國民黨過去的政策，也沒有根本放棄反共立場，但不可否認，南京方面的政策已經開始轉變，即由“武力剿共”改變為“和平統一”，實際上是接受了國共合作。對于“西安事變”中口頭上答應的一切，蔣介石確實沒有食言。

五屆三中全會結束后，1937年2月24日，蔣介石就開放言論、集中人才、赦免政治犯等問題，發表談話，部分的接受了中共提出的要求。此間，國共雙方高級領導層也開始了正式談判。

在“西安事變”期間，蔣介石曾親口許下聯合抗日的諾言，并邀請周恩來到南京談判，但后來張學良被扣，中共對蔣介石能否兌現諾言深表懷疑，毛澤東也發電指出：“此時則無人能證明恩來去寧后，不為張學良第二。”。就這樣，中共沒有按原來的計劃派人到南京談判，而是邀請南京代表來到西安。1937年2月8日，中共代表周恩來、葉劍英與南京政府代表張沖、顧祝同、賀衷寒在西安進行了國共第一次正式會談。

在“西安談判”中，南京政府全權代表顧祝同表示，紅軍可以在西安設立辦事處，周恩來則按張聞天、毛澤東的意思要求將紅軍編制定為12個師，4個軍，軍餉按中央軍待遇，并允許紅軍派代表參加國防委員會，還要求南京承諾不逮捕中共黨員，不破壞中共組織，保證中共對紅軍的領導。此外，顧祝同、張沖還提出，中共應取消蘇維埃政府改為特區，紅軍番號應改按國軍編制，由國民政府軍事委員會派政訓人員及聯絡員，其它地區游擊隊改為民團。不久，國民黨五屆三中全會召開，中共向大會致電，以“五項要求和四項保證”的形式，接受了南京的要求，也換來了南京對中共黨員、中共組織和中共參政權利的保證。

國民黨五屆三中全會后，與會的張沖準備返回西安繼續參加談判。臨行前，蔣介石召見張沖，并向他交了底牌：共產黨要等憲法公布后公開；特別區恐怕中央的法令不能容；紅軍可以改編為3師9團，不可再加。張沖回到西安，代表蔣介石再與周恩來談判，轉述了蔣介石的意見，并介紹國民黨五屆三中全會的情況，周恩來對會議通過的《關于根絕赤禍之決議案》表示遺憾，保留將來聲明的權利。他還告訴張沖：中共目前無意參加政府，只要求參加國防機關。至3月8日，周恩來與張沖會談6次，張沖提出紅軍主力可編為4個師、16個團，另編兩個徒手工兵師，共6萬人，并建議中共通過在蘇聯的蔣經國做蔣介石的工作，周恩來立即將張沖的意見向延安匯報。3月3日，張聞天、毛澤東來電，同意張沖所提的紅軍改編意見，并指出當前談判的中心是“使中共在南京政府下取得合法地位，使全國各方面的工作得以開始”。但是，當張沖的意見轉至南京時，蔣介石卻予以否決，他只允許紅軍改編為3個師9個團，最后，中共作出讓步，雙方的意向也逐漸趨于統一。3月8日，周恩來、葉劍英和顧祝同、張沖、賀衷寒共同商討形成一個總結性的條文——“三八協議”，但賀衷寒后來修改了周恩來起草的協議，限制了紅軍的兵力，取消“民選制度”，還刪去了停止攻擊紅軍西路軍的條款。周恩來十分氣憤的指出：“賀衷寒是要以紅軍西路軍困陷河西地區，而‘束縛我們’、‘脅迫我們’。”，并認為在西安與顧、賀繼續談判已經沒有實際價值，要求直接與蔣介石面談，以期問題的根本解決。

3月13日晚，周恩來會見張沖，提出了將“三八協議”直接送達蔣介石的要求，蔣介石在獲知后，同意與周恩來直接會談，并邀周恩來先到上海，再約地會晤。3月下旬，周恩來在張沖的陪同下從西安飛抵上海，在這里，周恩來會晤了宋美齡，請她將中共的十五條談判意見轉交蔣介石，宋美齡也表示，中共可以合法存在。隨后，周恩來、潘漢年等又驅車至杭州西湖，與蔣介石和張沖在西湖南邊煙霞嶺上的煙霞洞展開秘密會談，這就是國共“西湖會談”，也稱“杭州談判”或“西湖密談”。

在“西湖會談”中，周恩來重申了中共十五項談判條件，并提出了幾點具體要求：一、陜甘寧邊區成為整個行政區，不能分割；二、紅軍改編后人數須達4萬余人；三、3個師以上必須設總指揮部；四、國民黨不能派遣副佐及政訓人員；五、紅軍學校必須辦完本期；六、紅軍防地須增加。這一次，蔣介石十分爽快，不但答應了中共的全部要求，而且還表示國共兩黨都要各自檢查過去的錯誤，希望這次合作是永久的，即便他死后，也不要分裂，并同意周恩來提出的“制定共同綱領”的建議，確保國共的永久合作。3月30日，周恩來攜帶同蔣介石聯系的密電碼返回延安。

在這次談判中還有一個花絮值得一提。3月26日，就在“西湖會談”即將結束時，身為共產國際代表的潘漢年收到了共產國際發自莫斯科的一份急電；27日，宋美齡生日，周恩來和潘漢年送去一束鮮花，并給蔣介石帶去了一個出人意料的消息：“委員長，我們已收到共產國際的電報，蘇聯內務部已查到蔣經國先生的下落，并批準他立即返回中國。”——蔣經國是蔣介石與原配妻子毛福梅所生，1925年10月赴蘇聯莫斯科中山大學學習，1927年畢業，其間曾正式加入蘇聯共產黨。國共關系惡化后，斯大林將其扣為人質，后因卷入斯大林與托洛茨基的黨內斗爭，被下放至西伯利亞，其間與白俄羅斯姑娘芬娜（后改名蔣方良）結婚。1937年，國共關系緩和后，出于統戰需要，被釋放回國——蔣介石聽后，大為感動，他讓周恩來開一張政治犯名單出來，并保證查實后分批釋放。想必“蔣經國獲釋”一事也是此次國共談判如此順利的原因之一。1937年4月中旬，蔣經國偕夫人返抵上海，次年加入中國國民黨。

1937年3月底，周恩來從杭州返回延安后，中共中央立即召開政治局擴大會議，聽取了周恩來“西湖會談”的匯報，并決定起草一個永久合作的民族統一戰線綱領。4月中旬，蔣經國回國，中共指示李克農會同張沖赴上海面見蔣經國，以期蔣經國能從中影響蔣介石。在整個4月的頭三個星期里，中共中央政治局在延安連連開回，就下一步談判的原則、策略，進行準備。4月25日周恩來等乘車赴西安，準備南下再次與蔣介石會談，后因途中受阻，返回延安，次日又改乘飛機抵達西安。在西安，周恩來與顧祝同、張沖等交換了意見，接著，又與顧祝同就軍事問題進行談判。

1937年6月4日，周恩來帶著中共起草的國共兩黨合作抗日的綱領，到廬山與蔣介石會談，此即國共“廬山談判”。從6月8日到15日，周恩來與蔣介石石進行了多次交談，宋美齡、張沖也在座。此間，蔣介石雖然沒有推翻“西湖會談”所言，但卻增加了一些附加條件，對中共起草的合作綱領漠然置之，另外提出成立國民革命同盟會，意圖將共產黨溶化于國民黨之中，此即“溶共”。后來，蔣介石又違背“西湖會談”的承諾，出爾反爾的提出，先由中共發表宣言，國民政府即公布紅軍3個師的番號，人數為4萬5千；3個師以上不設總司令部，而改為“設政治訓練處指揮之”；毛澤東、朱德離開紅軍，出國考察；對于陜甘寧邊區政府，仍然堅持中共推薦，國民政府方面的人任正職，“邊區自己推舉副的”；關于南方游擊隊問題，應由中共聯絡，然后“實行編遣，其首領須離開”。對杭州所談“允許共黨適時公開”，蔣介石矢口不談，只是說中共可以派代表參加國民大會，但又“不以共黨名義出席”。

面對如此之大的分歧，周恩來與蔣介石爭執得很激烈，期間雖有宋子文、宋美齡、張沖等往返磋商，但蔣介石仍固執己見，談判難以進行下去。6月16日，周恩來返回延安，向中共中央匯報談判情況。中共高層經研究后，決定對南京妥協讓步，由周恩來負責起草談判新方案：原則上同意組織國民革命同盟會，但要求先確定共同綱領，并在共同承認綱領的基礎上，由國共雙方各推出數量相等的干部組織最高會議，并以蔣介石為主席，承認其依據綱領有最后決定之權；此外，鑒于蔣介石提出由中共先發表宣言，中共方面還準備7月中旬發表宣言，在宣言發表后，如蔣介石同意設立總的軍事指揮部，紅軍即待其名義發表后改編，否則即于8月1日自行宣布改編，采用國民革命軍暫編軍、師名義，編3個正規師，共4.5萬人；第三，陜甘寧邊區將于7月實行民主選舉，在張繼、宋子文、于右任3人中，選舉一人任邊區行政長官，共產黨方面由林伯渠任副長官；最后，改編后的紅軍可以政治機關名義指揮，但要求朱德任該機關主任，不能離開軍隊，毛澤東則不拒絕出外做事，但非到適當時機不去，中共也不會放棄國民大會民主選舉的基本原則。6月25日，中共發表了這份新提案。

這時，蔣介石決定召開廬山談話會，邀請社會各界名流共商國是。6月26日，南京方面來電催促周恩來再上廬山，繼續談判。7月4日，周恩來、博古、林伯渠抵達西安，7日飛抵上海；當日，“盧溝橋事變”發生。7月13日，周恩來一行抵達廬山，將《中共中央為公布國共合作宣言》交予蔣介石。

在1937年抗戰全面爆發前，國共共進行了三次談判，就在第四次談判開始前，抗戰全面爆發，而國共的第二次合作也在五次談判后最終形成。