在西安城中，东北军仅驻了一个警卫团，在城内东南角上自成一个范围，负责剿匪总部及张学良官邸的护卫。另外警备西郊飞机场的也为东北军的一个高射炮团。其余整个西安城防都在杨虎城的第十七路军控制之下。张、杨在决定行动时，便议定到华清池刼持蒋先生，由张派东北军担任。杨虎城则负责和平接收中央驻陕（西）各机关，羁留住在西京招待所的中央军、政大员，可能杨虎城处置不够周密，所部纪律又太差，以致在进行之中，发生了许多不应有的骚扰和迫害。
于华清池方面行动的同时，第十七路军也在西安城里动起手来。首先遭殃的是住在西京招待所的各位要员蒋作宾、邵元冲、陈调元、朱绍良、蒋鼎文、卫立煌、陈诚、陈继承夫妇、万耀煌夫妇、郭寄峤、张冲、蒋百里等及其随员三百多人，立时成为俘虏，而且随身行囊均被洗刼一空。此中最不幸的是邵元冲，他当时闻警跳窗而逃，被流弹击中，越两日卽身亡。也有人躲入厨房面缸内和厕所中，弄得满身发白发臭，成为一时笑谈，大多数人则处变不惊，镇静如常。同住于招待所的前青岛市长胡若愚，本为东北军系统人物，亦误被击伤，子弹横穿面颊而出，遭了池鱼之殃。蒋百里则系奉派赴欧洲各国考察军事，甫行回国，应召到西安向蒋先生有所报告，并乘便到西北各省考察。他虽然遭了意外之险，却对此一事变的解决，起了有力的疏解作用。此外陕西省政府主席邵力子和各厅、处长，及省党部委员等，或被分别看管，或伺机逃离。宪兵、警察和保安队，均被缴械，且有被肆行枪杀者。省会公安局长马志超，毕业于黄埔军校第一期，是军统派驻西安的负责人，夙为张、杨及其部属所痛恨，颇欲得而甘心，所幸他是本省人，社会关系多，得以化装逃走，否则必死无疑。西安城内中央各机关，均被抄收抢刼，西安车站及货仓粮库均抢一空。车站上停有陈诚的专车一辆，被搜凡十七次，所有重要对象，全被搜光。其它遭劫情形，曾任张学良机要秘书的李金洲，在所着“西安事变亲历记”中，曾有如下的描述：
“西安城内，东北军仅卫队一团，力量有限，所有包围西京招待所、封锁飞机场、解除警察武装，均由杨部担任。警察局长马志超，属军统局系统，副司令命杨氏仅监视其个人，包围警察局，用和平手段令其交出武器而已。杨部阳奉阴违，以抢夺武器为目的，并未经过商洽，突然包围攻击，警察迫于自卫，开枪还击，结果造成重大伤亡，马局长仅以身免，匿居友人处，化装人力车夫，令其夫人乘坐，潜出东门，始行脱险。飞机场被封锁后，所有空军武器，亦全被掠夺一空。空军军官眷属，多住西门内外飞机场附近，亦遭抢刼，但幸未伤人。张副司令在东北有一边业银行，西安设有分行，位于西大街，同时亦被抢掠，经理王某，当场被枪杀。在作者所兼之办公厅第六科，有一少校科员张式维，寄住该行，身着少校军服，挺身而出，责其不分敌友，抢刼杀人，亦同时被害。仅东南城一带，为西北总部分支机构，及副司令官邸所在地，由卫队警备，未遭波及外，其余各街巷，枪声手榴弹声，澈夜未停。闻商店住宅，有多数被抢，商民有无伤亡，因当时无统计，数目不详。杨部纪律废弛如此，诚出乎张副司令意料之外也。”
张学良对于西安的混乱情形，深感痛侮，他在“忏悔录”中曾说：“事变之后，良一观察，伤感后悔万分，痛部属之无能，惊杨部之无纪律，自悔孟浪，此辈安足可以共成抗日救国大业乎？”
西安如此，西北另一重镇的兰州又如何呢？
白雪峰在所着“兰州事变纪略”中，曾有详细报导，说是东北军五十一军，包围中央驻兰军政机关，并将中央留守部队缴械，抢掠之惨，有过于西安，乃兰州“三百年未有之浩刼”。兹摘录其重要之一段：
“蒋委员长在陕被困，五十一军接西安电令将驻兰中央所派军政各机关，同时解决，一切秘密计画，悉由省府秘书长周从政主持，民政厅长刘广沛赞助之。于是北洋军中硕果仅存之五十一军，一部遂牵扯而变为叛军，始造成全市恐怖之现象。计夜中受包围者为绥靖公署、交二团、公安总局、分局、军警督察处、第二十四师、第八师留守处、监察使署、护送班禅专使行署及东较场中央炮兵营，同时又派兵将中央、农民两银行经理、邮电两局长传至省政府，并于邮电各局另派军士持枪严重监视，邮局局长卽由省府秘书长周从政另派一人接办（后因种种牵涉未得接收），被围各机关守卫及中央军各留守之枪枝，均被收去，守点站岗之军警，被杀者无算，其它财物除监察使署仅缴枪若干，未闻有其它损失外，其它被围缴械各机关，均搜刮（至）一无所有。其各机关在职人员，一经叛军查获，重则卽时枪毙，轻则送往拱星墩看管，认为俘虏。”
