关于以后继续会谈的方针，周恩来对李克农说：“按目前形势，这次和张学良谈判停止内战，共同抗日，成功的可能性是很大的，也有一定的困难和危险。按12月会议精神，先谈局部合作抗日和经济通商问题，为了谈成，对重大问题，要及时向中央请示。”李克农让高福源先去洛川，建立红军与六十七军的电讯联系。这时候高福源已经申请加入了中国共产党，并见到了毛主席和周恩来，受到了亲切的接见和鼓励。2月中旬，高福源致电中央，说明了张学良希望李克农再到洛川的愿望。于是有了第二次洛川会谈。
在二次赴洛川之前，2月20日，中共中央领导人毛主席、张闻天等就谈判精神，指导李克农要采取这样的策略；(1)处处把张学良和蒋介石分开；(2)求得互不侵犯的协定的订立；(3)坚持抗日救国代表大会，反对蒋介石召集任何违反民意，欺骗民众，丧权辱国的会议。坚持抗日和声讨卖国贼的不可分离。但是，这次谈判中，绝不应因这些原则而和张学良造成尖锐对立，致初步协定的订立。因此，谈判的原则是： 原则不让步，交涉不破裂。
2月19日，毛主席、彭德怀致电张学良，通知了李克农的行期。25日傍晚，李克农、钱之光、高福源、戴镜元等一行抵达了洛川，进行了第二次洛川会谈。由于张学良有事去南京，王以哲负责接待了李克农等人。王以哲和红军可谓不打不相识，现在他抗日热情极高，对联合红军非常热心，他热情地款待了李克农一行，并对他们采取了严密保护措施。亲自同赵镇藩一起与李克农商谈东北军与红军的停战合作问题,28日达成了口头协议。其内容是：互不侵犯，共同抗日，恢复交通，发展贸易等。同时，红军同意和被困的六十七军换防，双方决定协议批准后于3月5日各自下达。会谈后不久，甘泉守军按协议换防，并由张学良故意予以表彰，以掩人耳目。
3月3日的洛川，一片晴空万里，春日的骄阳当空而照，一架军用飞机稳稳地降落在机场上，机门开处，走出一个商人模样的人来，身着银灰色长袍，外套黑绒马褂，头戴礼帽，眼戴墨镜，手提文明棍，走下飞机，向迎候在机场的王以哲、李克农等人走来。他就是南京归来的张学良。一见李克农，他笑着握住了李克农的手，说到：“这次，我可是来做大买卖的，搞的是整销，不是零售。”李克农也笑着诙谐地答到：“张将军，你解甲从商啦!”主客不拘形迹，气氛融洽；一边说笑着一边向军部走去。
这次张学良所以如此的情绪高涨，正因为他心中对于中共的联合抗日的态度有了底了。在此之前，由蒋介石部署，经宋子文、孔祥熙请求宋庆龄安排，南京方面派董健吾到陕北直接与共产党进行联系。由于雨雪所阻，无法前行，董不得不找张学良帮忙，才到了瓦窑堡。由此，张学良更加知道了蒋介石的动机。他想：连蒋介石都谋求同共产党谈判，难道我就不能照此办理吗?
当天下午3时，双方进行了坦诚的会谈。首先张学良表示赞同双方达成的口头协议，接着商谈合作抗日的大问题。张学良直率地谈了自己在一些问题上的看法。他主张，抗日民族统一战线应该包括蒋介石，不能反蒋抗日；中日之间，敌强我弱，我们应该采取相应的战略部署，制定相应的战略方案一；红军东征是不合时宜的，应西出宁夏，打通国际路线；红军和东北军应分别派员访苏，争取苏联支援中国抗日。最后，他提出希望会见中共主要领导人，直接会谈联合抗日问题。
对于张学良提出的问题和主张，李克农根据中央的指导原则，给予了明确的答复，在有些问题上双方是有很大分歧的。例如，在对蒋介石的态度上，张学良表示，蒋介石握有党、政、军、财大权，而且又是中央政府，抗日民族统一战线不包括蒋介石是不行的，他不同意抗日就不好办。他所以这样认为是认为他们这个看法是很实际的。另外，还有另一个原因，就是他已经读过了王明的关于统一战线的文章。王明在其文章中说：“至于说到蒋介石个人，那么，我们公开宣称：虽然他作了无限卖国殃民的罪恶，但是，如果他真正停止与红军作战，并掉转枪口去反对日本帝国主义的话，那么，中国共产党与苏维埃政府，不仅给他以向人民和国家赎罪的自新之路，而且准备与他及南京军队一起，在共同的一条战线上，去反对日本帝国主义。张学良对这篇文章非常赞赏，‘口诵心唯，逢人便说。’他以为王明的这个主张与中共中央的意见是一致的，因而觉得更有所依据，而这是和中共中央2月11日给李克农的谈判“训令”相违背的。所以二人在这一问题上争论得面红耳赤，谁也未能说服谁。李克农后来向张学良表示，你的意见，我可以向中央反映。
二人争论较大的另外一个问题就是红军东征的行动路线问题。对于张学良的建议，李克农解释说，宁夏有少数民族的问题，情况复杂，人口少，地方又贫苦，不利红军前进的道理，而山西较有把握，也可以解决红军军需及兵源等问题。对于张学良所关心的中共现行方针政策和红军的战略、制度等问题，李克农全面地阐述了瓦窑堡会议后共产党的方针路线对土地革命政策的某些改变，以及红军的制度、战略和作战力量，并说明抗日战争主要靠人民力量，在此基础上争取外援，决定战争胜负的是人，而不是武器，抗战将是长期的。张学良听了李克农的说明，对中共的政治主张和抗日的战略思想，有了进一步的了解，表示很赞同。张学良要把局部的停战通商协议扩大到在陕、甘的红军与东北军之间实行，李表示同意。
李克农与张学良的这次会谈，还达成几项口头协议：
(一)为了进一步商谈抗日救国大计，张学良请中共方面派一名全权代表，最好是毛主席或周恩来与他举行会谈，地点定在延安，时间由中共方面确定。(二)由中共方面派一名代表常驻西安，由张学良给以灰色掩护，以利开展工作。 (三)关于红军代表去苏联问题，可经过新疆，由张学良负责与盛世才联系。最后，张学良表示这次会谈所达成的协议，由双方各自秘密实施，以应付环境。
会谈持续到5日凌晨4时左右，在和谐的气氛中，双方结束了此次会谈。虽然这次会谈中双方在有些问题上分歧很大，有的争论得面红耳赤，但是这次会谈气氛是和谐的，结果是圆满的，态度是真诚的，取得的成就也是相当大的，使张学良在联共抗日的道路上迈进了一大步；而止是经过这次会谈，中共也对张学良有一个全面的、全新的认识，了解了他的思想状况、政治志愿和对时局的看法。因此这次会谈对中共和张学良之间的互相了解起了促进和推动作用，为不久以后即将举行的周恩来和张学良的肤施会谈铺平了道路。
会谈之后，李克农立即把会谈结果电告中共中央：“张今日晤面，结果甚佳。”中共中央接到李克农的来电后，毛主席即于3月6日复电李克农，表示同意谈判的结果，7日，李克农离洛川赴石楼，向中央及毛主席等面陈详情。而经过此次会谈，张学良更加迫切地渴望在联共抗日的道路上更进一步，渴望与中共中央和主要负责人在肤施再次会谈。
此次会谈之后，张学良即返回西安。不久，他接到上海李杜的来电：“朋友找到了。”原来。早在1935年11月，他就让他的老朋友李杜在上海为他寻找与中共的联系，当时他误以为中共中央还在上海。今天，终于有了回音，他很高兴，马上派他的高级参议赵毅赶赴上海，于3月下旬把刘鼎接到西安。
这天早晨，西安玄风桥金家巷的张公馆门外，一个着一身干净外衣、身材修长、面皮白皙、颇有学者风度的青年人，走进了张公馆。
他就是张学良要李杜从上海请来的刘鼎。刘鼎，原名阚尊民，四川南溪人。1924年去德国勤工俭学，经孙炳文、朱德介绍，由共青团员转为共产党员。后又去苏联，1930年回国后，在周恩来领导的中共中央军委保卫局工作，顾顺章叛变时被捕，后逃出。辗转进入赣浙皖苏区工作。1935年苏区失败，刘被俘后逃出，进入上海避难。由曾在保卫局共同工作的蔡叔厚介绍给史沫特莱，接受中国大权保障同盟的救济，伺机寻找党组织。
1936年3月上旬，董健吾由陕北回上海，向宋庆龄等复命时，宋庆龄把刘鼎在上海的情况和张学良谋求与共产党联系，想找一位党员去西安的事告诉了董健吾。董健吾曾和刘鼎在一起工作过，他找到刘鼎，说服刘去西安，并通知了李杜。当时，刘鼎还没有找到党组织，由于他被国民党通缉，这个化名是见到董时才起的，一直用到去世。
和张学良见面以后，刘鼎对张学良说：“感谢你派人专程去迎接。今天能与将军会见，很荣幸!将军愿意听听老百姓的话是难能可贵的。我要去陕北，张将军有什么意见，我将如实地向中共中央报告，当然，我也可以谈谈自己的意见。”张学良板着面孔严肃地对刘鼎说：“刘先生，你是共产党的代表，我有几件事想请教。我张某人与日本有杀父之仇，毁家之恨，抗日救亡决不后人，可是你们共产党却骂我是不抵抗将军，卖国投降；中东路事件，苏联红军把东北军打得那样惨，还骂我勾结日本帝国主义，反苏反共；在陕北，红军打东北军为什么打得那么厉害?东北军遭受了严重损失。”
张学良的这一连串问题，使刘鼎暗暗吃了一惊。但他立刻恢复了平静，坦然地对张学良说：“张将军提的问题很重要，允许我考虑一下，明天详细地答复你。”张学良想了一下，探了挥手，“好吧。”
刘鼎来西安前，在上海做了十来天准备。他从李允生(夏衍)托他带给中共中央的工作报告中，见到了党内一些文件，认真学习和研究了《八一宣言》，并搜集和研究了有关张学良、东北军的一些情况和动向，这对他答复张学良所提问题很有帮助。
刘鼎初见张学良的第二天，两个人再次晤面，刘鼎侃侃而谈，答复张学良前一大所提出的问题：''1.张将军身为东北边防军司令，率领几十万大军坐镇东北，守土有责。九一八事变碎起，张将军执行不抵抗政策，一夜之间，沈阳失陷，不到四个月，日寇兵不血刃地占领东三省，这当然遭到全国人民的唾骂。中国共产党同全国人民的态度一样，不能不表示态度。2.东北当局受蒋、日挑唆，首先挑衅，撕毁中东路共管协议，侵入苏联领土，苏联被迫还击，这是正当的自卫。东北当局允许日本帝国主义在东北扩张势力，而对有条约的中东路的管理采以片面行动，事实上是亲日反苏，苏联对张将军的指责也绝非无中生有。3.东北军替蒋介石卖命打内战，已是蒋介石的‘剿共’大军，在鄂豫皖和陕西，使苏区和红军受了很大损失。在陕北，红军为了自己，实行反击，使东北军受到挫折。这与苏区及红军的损失相比，算得了厉害吗?”刘鼎顿了顿，又接着说：“红军是有人民支持的不可战胜的新式军队，蒋介石的百万大军也对红军无可奈何，何况东北军?蒋介石驱使东北军‘剿共’是借刀杀人，想借此消灭东北军。当此民族危亡之际，打回老家去是东北父老、全国人民对你和东北军最大最适合的愿望。东北军最好是联共抗日，既可以摆脱蒋介石消灭异己的阴谋，也可以一洗‘不抵抗’的罪名。将来抗日胜利，张将军和东北军将名垂史册，并占首页。”
张学良听完刘鼎的陈述，沉思了良久，平静地说：“听君一席话，胜读十年书。刘先生的见解不同凡响。你就是我的朋友，住在我这里，我有许多话要和你说，慢慢地谈吧!”刘说：“过奖了!既然张将军赞同我的看法，可否日内送我去陕北?”张学良微笑说：“过两天我们一同去陕北，先到洛川住几天再说。”当天，张学良偕刘鼎一起飞往洛川。
到洛川，张学良名为督师剿共，实际是等待与周恩来会谈，同时与刘鼎长谈。谈话就在张学良吃饭的房内，持续了十来天，每天从早饭后开始，经常是从上顿饭谈到下顿饭。有时坐累了就沿城墙边散步边谈，三四百米见方的城墙一转就是两圈。两人谈话的内容也相当广泛，从各自的身世经历到现在的时局，从马克思到希特勒，从国内外的形势到苏区的“一夫一妻制”，谈得很投机，二人因此成为亲密无间相知相印的好朋友，这次洛川长谈，对二人的影响都是相当深远的。张学良从刘鼎的言谈话语中，真实全面地了解了红军，了解了中国共产党。从另一个侧面更加坚定了与共产党的团结抗日的决心，解除了他心中的许多疑虑和顾忧。所以在即将到来的肤施会谈中，张学良在联共的道路上更大踏步地前进了一步，在极大程度上接受了中共团结抗日的主张。而同时，他也对刘鼎更加信任和钦佩，对他的意见、主张更加尊重。刘鼎也从与张学良友好相处中了解了张学良的思想、性格和人品、政治态度，感到他爽直、坦诚、正直，富有民族意识和正义感，是一个难得的朋友。这都为以后二人的合作打下了良好的基础，也留下了一段友谊的佳话。