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自南京回上海後，潘漢年開始考慮陝北之行。鑑於前次在香港與馮雪峰會面時，馮提及有通過西安至陝北的秘密交通關係，潘漢年找到馮雪峰，並與他一起研究赴陝方案。考慮到潘漢年此行事關重大，馮雪峰特意請來中共駐東北軍代表，並且在西安負責交通工作的劉鼎，由劉鼎具體安排潘漢年的行程。
7月下旬，潘漢年在劉鼎的安排與陪同下，離開上海。8月8日，抵達中共中央所在地保安。在保安，潘漢年被安排住進了當時擔任中共中央總書記之職的張聞天的窯洞。張聞天和潘漢年促膝長談。隨即潘漢年又向毛澤東、周恩來等同志匯報了1936年春在莫斯科和最近在上海、南京同國民黨方面聯絡的情況，還匯報了共產國際執委會書記處剛剛開過的討論中國問題會議的精神，即放棄“抗日反蔣”的口號，以南京為首要談判對手。接著，潘漢年又來到中共中央秘書處，將從莫斯科帶回的共產國際與中共中央進行電訊聯絡的密碼，交給了秘書處負責人鄧穎超。至此，潘漢年作為中共駐共產國際代表團派出的國共兩黨談判聯繫人的工作告一段落。
中共中央在聽完潘漢年的匯報後，於8月10日召開政治局會議，專門研究新形勢下國共兩黨關係，調整對蔣政策。會上，中共中央明確決定：抗日必須反蔣現在不適合了，要與蔣聯合，與南京合作。會後，中國共產黨對國民黨、蔣介石的方針實行了重大轉變，即從“抗日反蔣”到“逼蔣抗日”。並於9月1日向全黨發表了著名的《關於通蔣抗日問題的指示》。
潘漢年在參加完8月10日的中央政治局會議後，即受中央派遣前往張學良部工作。但不久，即8月26日，潘漢年又收到毛澤東關於“現急需兄去南京並帶親筆信與密碼去”，希望他“取道膚施”(即延安)回陝北的電報。①9月上旬，潘漢年回到保安。不久，便接到中共中央通知，要他準備不日啟程，經西安赴上海與國民黨談判。
①《我們政策重心在聯蔣抗日》，《文獻和研究)1985年第3期。
9月24日，潘漢年攜《中共中央致國民黨書》、《國共兩黨抗日救國協定草案》(即《八項條件》)、毛澤東致宋慶齡、章乃器、陶行知、沈鈞儒、鄒韜奮的信以及周恩來致陳果夫、陳立夫的信等有關國共兩黨合作談判的重要文件離開保安。在西安作短暫停留後，於10月中旬到達上海。就在潘漢年到達上海前後，鑑於蔣介石繼續對蘇區實行“圍剿”，缺乏談判誠意，10月14日，中共中央決定先由潘漢年作初步談判代表。這樣，在西安事變前，潘漢年就成了共產黨方面談判的最高代表。
考慮到國民黨方面在接到中共有關合作談判條件後將有一個討論研究過程，潘漢年在從西安返滬路經浦口時，將《中共中央致國民黨書》交給了事先約好在那裡等候的張沖，請他轉交給國民黨中央。10月中旬以後，南京方面有了回音，張沖親至上海請潘漢年赴南京與陳立夫見面。潘漢年隨張沖抵南京後，下榻於中央飯店。第二天，即與陳立夫見面。潘漢年首先向陳立夫表明此行完全是受中共中央委託前來共商國共兩黨合作談判問題。陳立夫則表示潘漢年通過張沖轉去的中共有關合作談判的文件他均已過目，但由於國民黨中央還未就此事開會討論，目前尚無正式的談判意見，因此只能就個人的觀點提幾點看法。必須說明的是，蔣介石集團消滅共產黨的基本意圖是一貫的。1935年蔣介石命鄧文儀到蘇聯主動與中共代表團接洽兩黨合作談判問題，主要是試圖借用蘇聯壓力政治解決共產黨。當這種可能化為烏有後，國共兩黨在莫斯科的秘密接觸便停止了，1936年後，國共兩黨雖然就合作談判問題進行了一系列的接洽與聯絡，但蔣介石對紅軍的進攻和對蘇區的封鎖與圍剿一刻也沒有停止。以後隨著日本帝國主義步步侵入，中國人民抗日熱潮的日漸高漲，特別是國民黨內部鬥爭的激烈化，陳濟棠、李宗仁、白崇禧打出“北上抗日”旗幟，發動兩廣事變，迫使蔣介石顧此失彼。為全力解決兩廣事件，蔣介石被迫對西北採取和緩政策，因而對國共談判十分重視，並於5月通過陳立夫向曾養甫、湛小岑口授了有關國共談判的四項條件：(一)歡迎共方的武裝隊伍參加對日作戰;(二)共方武裝隊伍參加對日作戰時，與中央軍同等待遇;(三)共方如有政治上的意見，可通過即將成立的民意機關提出，供中央採納;(四)共方可選擇一地區試驗其政治經濟理想。但是，到1936年10月，蔣介石在解決兩廣事件，消除內部隱患後，便騰出手來，調兵遣將，雲集西安，企圖一舉消滅紅軍，解決西北問題。因此，陳立夫此時的政治態度，必然帶上這一烙印。陳立夫的所謂個人看法，其中心是希望中共放棄割據，交出軍隊由國民政府統一指揮。在這裡，對等的談判已不復存在，而是居高臨下的收編。鑑於陳立夫事先聲明其談話只是個人意見，因此潘漢年對此沒有作更多的辯析。會面很快結束，潘漢年隨即離開南京。
回到上海後，潘漢年立即就國民黨方面政治上的倒退向中共中央作了詳細匯報。11月9日，潘漢年奉命去南京等候與陳立夫正式會談。是日晚，張沖告訴潘漢年陳立夫已飛往上海，潘漢年隨張沖即刻趕回上海。10日，在上海滄州飯店，潘漢年與陳立夫開始了首輪正式會談。