红军到达陕北后，为解除国民党军队对陕北根据地的威胁，实现西北地区“三位一体”的抗日局面，对张学良、杨虎城及其领导的东北军、西北军做了大量的争取工作。
瓦窑堡会议后，中央决定成立以周恩来为书记、叶剑英为副书记的东北军工作委员会。1936年1月25日，毛泽东、周恩来、彭德怀联名发表《红军为愿意同东北军联合抗日致东北军将士书》，揭露了蒋介石不抵抗政策的罪恶和企图瓦解、消灭抗日的非嫡系的东北军的阴谋，表示愿意与东北军联合起来，组成国防政府和抗日联军，共同抗日，提议双方互派代表共同协商抗日的具体办法。被红军俘虏的东北军团长高福源，在我党政策的感召下，主动回到东北军劝说张学良同红军联合抗日。张学良表示同意与红军方面的代表正式商谈。之后，中共中央派联络局长李克农赴洛川与张学良及其军长王以哲谈判，双方就联合抗日的问题达成口头协议。4月9日，应张学良的要求，周恩来代表中共中央来到西安，与张学良进行了会谈。双方对国内形势和争取蒋介石参加抗日的可能性等问题交换了意见。对停止内战、组织国防政府和抗日联军的具体办法进行了讨论，初步订立了互不侵犯、互相帮助、互派代表、经济通商等协议。在对待蒋介石的问题上，张学良认为蒋尚有民族情绪，有参加抗日的可能性。表示如果蒋介石确要降日，他一定弃蒋决裂，但如果他在里面劝，共产党在外面逼，有可能促使蒋介石改变错误政策，走上抗日的道路。
我党慎重地考虑了张学良的意见后，根据形势的发展变化，决定把“反蒋抗日”的方针改为“逼蒋抗日”。这一重大策略的转变，不仅团结了以张学良为首的东北军的广大官兵，而且得到社会各界和其他国民党地方实力派的广泛支持。6月20日，党中央发出《关于东北军工作的指导原则》的指示，对争取东北军的工作方针、工作方法等作了明确指示，强调对东北军的统战工作应该上层和下层同时并进。根据这一指示，红军部队和地方党政机关，都专门设立了争取东北军的工作机构。党中央派出叶剑英为首的军事代表团常驻西安，在东北军、西北军中开展抗日宣传和干部训练，为两军的团结合作，打下了基础。9月，我党与东北军正式签订了《抗日救国协定》，双方正式结束敌对状态，共同结成反日联盟。
我党在大力争取张学良及其东北军的同时，积极开展了对杨虎城及其西北军的争取工作。杨虎城在大革命时期曾一度与我党合作，他长期任用一批共产党员和进步人士，如南汉宸、杜斌丞等人被委任要职。1935年秋，中共北方局通过南汉宸向杨虎城转达了我党《八一宣言》和愿与西北军联合抗日的六条意见，杨虎城表示基本同意。同年12月，中央派原陕西省委负责人汪锋，带去毛泽东给杨虎城的亲笔信，向他阐明当前抗日的形势，提出了以西北大联合推动全国联合抗战的主张。杨虎城消除了疑虑，决心走联共抗日的道路。经与我党初步协商，双方达成了四项协定，两军各守原防，互不侵犯；双方互派代表，加强联系，设立秘密交通站、运输站，掩护红军运输和人员往来；为联合抗日做准备工作。1936年春，共产国际派王炳南到杨部工作，进一步密切了我党同杨虎城的合作。
我党与东北军、西北军合作关系的确立，促成了西北地区局部抗日局面的形成，这对全国范围的抗日民族统一战线的建立起了重要的促进作用。