在“劝蒋”“逼蒋”停止内战、合作抗日的庐山谈话会期间，中共中央为争取会谈取得进展，于1937年7月14日向南京国民党政府表示：“愿在蒋指挥下努力抗敌，红军主力准备随时出动抗日，已令各军十天内准备完毕，待令出动，同意担任平绥线国防。”周恩来与博古、林伯渠到庐山后又把《中共中央为公布国共合作宣言》(由周恩来起草)提交蒋介石，但蒋的态度十分冷淡。
周恩来后来说：“我们带去起草好的宣言，他要动手改两句，那时我们还客气，同意他改了两点。但修改了他也不发表，总想把共产党合法这一点抹杀掉。”
在第一次庐山谈判时，蒋介石曾表示，三个师以上的政治机关可以代行指挥权，并说：“我要你们指挥，你们亦实能指挥，这是没有问题的。”这次谈判，蒋介石不守信用，一改第一次庐山谈判时的承诺，通过谈判代表张冲告诉周恩来：要求红军改编后各师直属国民党军事行营，政治机关只管联络，无权指挥。蒋介石的这一内心的盘算在其日记中所记是：“共产党必欲将收编部队设一总机关，自为统率，此决不能允许，应严拒之。”
对此要害问题，周恩来特在第二天写信给蒋介石，言简意赅地阐明紧迫的形势：“现在华北炮火正浓，国内问题更应迅速解决，其最急者为苏区改制与红军改编之具体实施。”义正词严地指出蒋介石的答复：“唯关于军队统率问题，与前次庐山所示又有出入，实使来惶惑，无以自解党中同志。”最后再次指明蒋通过张冲转达的意见“与来上次在庐所面聆及归陕向党中诸同志所面告者出入甚大，不仅事难做通，且使来一再失信于党中同志，恐碍此后各事之进行”。
周恩来立即把蒋介石的答复和自己的处置意见发电与洛甫、毛泽东交换意见，并写成国共双方急需确定的具体问题12条，通过宋美龄交给蒋介石。蒋的答复仍然坚持红军在改编后不设统一的军事指挥机关，三个师的管理直属国民党军队行营;三个师的参谋长由南京派遣;政治主任只能转达人事、指挥，可以周恩来为主任，毛泽东为副主任。周恩来当即严正表示：蒋对红军改编后指挥与人事的意见，我党决不能接受。
由于谈判陷于僵局，周恩来等随即离开庐山，飞往上海。7月21日，周恩来等人电告毛泽东、洛甫等：“在庐山，我们力争无效，遂来宁、沪暂观时局变化。如中日全面开战，则《宣言》即可发表。”
势态发展果然不出周恩来所料，8月13日，日军突然对上海发动大规模进攻，战火烧到南京政府统治的心脏地区。蒋介石这才认识到中日之间的全面战争再难避免，迫切需要红军开赴抗日前线共同作战，于是国共谈判长期拖延不决的状况随之急转直下地得到改变。18日，蒋介石同意红军主力改编为国民革命军第八路军，任命朱德、彭德怀为正、副总指挥，22日即发布了正式命令。《中共中央为公布国共合作宣言》也在9月22日，由国民党中央通讯社公布。同时，蒋介石发表公开谈话，在事实上承认中国共产党的合法地位。由此，国共合作的抗日民族统一战线初步形成，中国全面抗战的局面开始显现。
