2月2日，苗剑秋、孙铭九、应德田等以抗日同志会名义召开会议，一致决定发动政变，除去东北军上层的妥协派，彻底改造东北军领导核心，改变一切妥协决定。事变从上午开始发生至中午尚未结束。周恩来中午1时致电毛泽东等，通报了这一情况。电报称:“东北军本日发生内变，将主和首领枪决(王已死，何在追案中)。”事实上，首先被杀的67军军长王以哲这时并不是最坚决的主和首领，甚至在周恩来传达中共中央30日晚关于红军将与友军同进退决定的时候，王甚至还曾一度赞成过左派的主张。但同志会成员这时几乎把所有赞同妥协的东北军将领都视为他们夺权的障碍，孙铭九等人指挥的特务团等一度在西安城内四处搜寻追杀东北军的所谓妥协派，不仅王以哲首先遇害，就连对军政决策并不起重要作用的原西北剿总参谋处长徐方、交通处长蒋斌和副处长宋学礼等亦相继被杀。相反因有同情者暗通消息，何柱国等最主要的主和首领躲入杨虎城的公寓，幸免于难。
“二·二”事件只持续了一天左右的时间。至3日凌晨，事变仍在继续中，但前线部队已经撤了下来，且西安的这些年轻军官根本难以取得指挥权，政变者除了得到十七路军部分旅团长和西安城内左倾力量的同情外，在整个东北军内部明显地处于孤立地位，因而迅速陷入进退两难的严重困境。事至于此，周恩来不得不出面，一方面找到左派军官，“批评杀王之错误”，一方面又打电话给杨虎城、于学忠，劝说杨、于两人共同出面主持局面。
3日上午，苗、孙、应等人已经清楚地意识到他们达不到控制东北军的目的，并且此一行动将不可避免地造成极其严重的后果。他们不得不找到中共代表的驻地，表示“悔过认罪”，请求周恩来等协助平息此事。考虑到中共人员中刘鼎等人与应德田、孙铭九等长期以来关系密切，必会因此而受到牵连，周当即着刘鼎带苗剑秋等人乘车秘密出城远避三原红军驻地。周同时告诫云阳的彭德怀等红军领导人:刘鼎带来之人务要秘密，目前不可与任何外人见面，此事关系重大，千万注意。
但是，“二·二”事件毕竟具有极大的破坏性，它所造成的严重后果已远远超出了周恩来这时所能想象的程度。所谓部队掌握在少壮派手中的估计全然错误。
2月3日，驻蒲城的东北军骑10师首先叛变，将杨虎城在蒲城的民团全部缴械。几乎与此同时，驻周至、眉县的东北军106师也宣布效命南京，脱离西安。紧接着，过去深为张学良所信任的东北军105师刘多荃部也转而与潼关中央军接头，逮捕和枪杀曾经积极协助张学良联共的高福源等少壮军官，反过来向西安方面警戒。东北军由此迅速分化瓦解，西北三位一体已难以维持。
这种情况的发生不能不让毛泽东等中共领导人深感意外。毛泽东非常气愤，几次致电周恩来等，坚决主张:杀王首犯必须枪决，无论是左派是党员均应如此，否则无从弥缝东北军之分裂。即是从犯我们也不能收容。
