李烈钧受命主持这次高等军法会审，不会不明白蒋介石耍什么把戏。因此，他对朱培德保持一种非常慎重的态度，处处表示自己对这个任务的认真负责。他对鹿钟麟则不然，暗中一再露出没有信心，并且偷偷问过鹿：“瑞伯，这件事您看我们究竟应该怎样办才好？”鹿曾答：“问而不审是上策，审而不判是中策，问、审、判全承担下来是下策。我们应该力守上策，不得已适当地兼取中策，下策万不可为。”李一边点头，一边称是。
在高等军法会审开庭的前一日，即12月30日，李烈钧为此特往谒蒋介石请示。蒋介石见到李烈钧，先开口问李：“审判长对这个案子如何办理？”李坦率提出他个人的意见，说道：“张学良在西安似叛逆行为，有谋害主帅意图，但能悛改，亲送委员长返京，愿委员长宽大为怀，赦而释之。”至此李又逼进一步，说道：“我国昔有两士，一为齐桓公，置射钩而使管仲相，二为寺人披请见，此二者是否可作本案参考？尚祈核示。”而蒋听后态度很冷淡，未作任何表示。李见话不投机，不得要领，忙把话头转过来说：“国民政府既任烈钧出任审判长，一切当依军法办理。”蒋这时才说：“君慎重办理可也。”谈到这里，李便乘机辞出。
1936年12月31日，虽然是南京少有的一个非常寒冷的冬日，可是军委会门外却人来人往；一向冷清的院门外，突然增岗加哨，进出的汽车也明显增多，这里像要举行什么重要的会议，或者是有什么特别显要的人物到达，气氛紧张。关于要审判张学良的事，国民党当局作了严格的保密，即使在他们内部，也有很多人是不知道的，对外更是封锁消息。但俗话说得好：若要人不知，除非己莫为。他们既然做了，怎能一手遮天呢，所以这事还是一传十、十传百地被群众知道了。这天来的人不少，特别是那些希望一睹少帅风采的市民和学生，一大早就从四面八方汇集过来，虽然全被挡在警戒线以外，不能靠近军委会大门，可他们仍然耐心地等待着。张学良下了汽车，人群活跃，有一阵轻微的议论声，人们虽然不能作出更热情的举动，但都向他投来崇敬的目光，他也面带笑容，向在场的群众致意。
开庭前，李烈钧命副官先布置一下法庭，然后偕同朱培德、鹿钟麟两审判官到法庭坐定。李烈钧环顾法庭四面布置周密，警戒森严。便命将张学良带上。不一会儿，张学良面带笑容，趋立案前。李烈钧因为张学良是陆军上将，又是未遂犯，便让他坐下，但张学良仍笔直地站着。李烈钧招呼张学良走近一些，问道：“你知道犯什么罪吗？”
张学良回答：“我不知道。”
李烈钧翻开陆军刑法给他看，并对他说：“陆军刑法的前几条，都是你犯的罪。你怎样胆敢出此？”
张学良态度从容，答话直率，毫无顾忌。李烈钧心想：学良真是张作霖的儿子啊！遂问他：“我们准备了一份向你提问的问题，要你逐条回答。你愿先看看这些问题吗？”
张学良回答：“很好，请给我看看。”李烈钧等他看完问题后，接着问他：“你胁迫统帅，是受人指使呢，还是你自己策划的呢？”
张学良回答：“我自己的主意。一人做事一人当，我所做的事，我自当之。我岂是任何人所能指使的吗？”
张学良侃侃而谈，问李烈钧：“我有一句话，请教审判长，可以吗？”李烈钧说：“当然可以。”
张学良问：“民国2年，审判长在江西起义讨伐袁世凯，有这回事吗？”
李烈钧说：“是的。”
张学良问：“审判长在江西起义讨伐袁世凯，为的是反对袁世凯的专制与称帝，对吗？”
李烈钧说：“是的。”
张学良理直气壮地说：“我在西安的行动，为的是谏止中央的独断专行……”
没等张学良讲完，李烈钧便斥责他：“胡说！那袁世凯怎能与蒋委员长相提并论？你在西安搞事变，是自寻末路，怎能归罪于谁？”审判官见李烈钧越说越火，便劝他稍休息一下。朱培德和鹿钟麟陪李烈钧到休息室休息了片刻，又回到法庭，继续审讯。李烈钧劝告张学良：“你在西安做的事，应据实供出，否则对你不利。”鹿钟麟也对张学良说“：审判长待人诚恳宽厚，汉卿幸勿失此良机。”李烈钧接着问：“你是否受外党的播弄？不然何从糊涂至此。望你抓紧时机，从速实告。不然求一生路亦不可能。机不可失，君其毋悔！”张学良据实陈述。李烈钧将审判经过，分别呈报中央党部与国民政府鉴核。
军事委员会高等军法会审判决书如下：
判决：被告张学良
右列被告因对于上官暴行胁迫案，经本会组织高等军法会审审理判决如左：
主文：
张学良首谋伙党，对于上官为暴行胁迫，减处有期徒刑十年，褫夺公权五年。
事实：
中华民国二十五年十二月，本会委员长蒋中正，因公由洛阳赴陕，驻节临潼。十二日黎明，张学良竟率部劫持至西安，强迫蒋委员长承认其改组政府等主张。当时因公随节赴陕之中央委员邵元冲、侍从室第三组组长蒋孝先、秘书肖乃华及随从公务人员、卫兵等多人，并驻陕宪兵团团长杨震亚等闻变抵抗，悉被戕害；侍从室主任钱大钧亦受枪伤。又在陕大员陈调元、蒋作宾、朱绍良、邵力子、蒋鼎文、陈诚、卫立煌、陈继承、万耀煌等均被拘禁。当经蒋委员长训责，张学良旋即悔悟，于同月二十五日随同蒋委员长回京请罪。事变初起，奉国民政府令交本会严办，兹又奉交张学良请罪书到会，经组织高等军法会审，审理终结，认定事实如上。
理由：
本案报告张学良率部劫持统帅，强迫承认其改组政府等主张，有被告之通电可证。至戕害官员，拘禁将领，均系公然事实，虽属其部众之行动，但该被告实为主使发动，亦极明显，自应负其罪责。核其所为，实犯陆海空刑法第六十七条第二款前段、刑法第二百七十一条第一项第二项、第三百零二条第一项之罪。但查其所犯诸罪乃一行为而触犯数项罪名，或犯一罪之方法与结果而触犯他项罪名，应援陆海空军刑法第十五条、刑法第五十五条，依陆海空军刑法第六十七条第二款前段从重处断。惟该被告经奉蒋委员长训责后，尚知悔悟，随同旋京请罪，核其情状，不无可恕，并依刑法第五十九条，于陆海空军刑法第六十七条第二款前段，减处有期徒刑十年，并依刑法第三十七条第二项，褫夺公权五年，特为判决如主文。
中华民国二十五年十二月三十一日
军事委员会高等军法会审 审判长 李烈钧
审判官 朱培德 鹿钟麟
军法官 陈恩普 邱毓桢
书记官 袁祖宪 郭作民
军事委员会高等军法会审审判长李烈钧审理西安事变案日期及经过内容
交办日期 二十五年十二月二十九日奉军委会法丙字第一七八○七号令委为西安事变案高等军法会审审判长 （系抄原令稿）
会审日期及地点 二十五年十二月三十一日上午十时在军委会军法处高等军法会审（开庭审结）
会审人员 审判官朱培德、鹿钟麟，军法官陈恩普、邱毓桢，书记官郭作民、袁祖宪。
判决主文 张学良首谋伙党，对上官为暴行胁迫，减处有期徒刑十年，褫夺公权五年( 判决原文抄附如上)
判决核准日期 二十五年十二月三十一日以法子字第一七八九二号呈国府核示，奉国府二十六年一月一日指令核准
备考
几天后，又由国民政府宣布“特赦”，但“仍交军事委员会严加管束”。从此，张学良便失去自由，开始了他长达半个多世纪的囚徒生活。