北京、新疆兩地公安協同合作，對新疆多處案發現場進行了詳細的勘察。通過大量的調查，罪犯作案時用的摩托車、撬杠、樹枝等重要物證依次找到，這給偵破提供了更多的線索。8月27日，公安部在新疆召開了京、新系列槍案偵察工作協調會，認定三地發生的九起案件系同一伙罪犯所為，并認定兩個嫌疑人一高一矮，高個為北京人，矮個為新疆本地人。新的摸排條件隨之建立：第一，與北京、新疆兩地有聯系的人；第二，嚴打以來的北京調犯；第三，有服役史或有服役史并能熟練掌握軍用槍支的人。工作重點縮小到十戶灘鎮，關天明、白寶山已開始走入警方的視野。恰恰在這時，專案組接到阜康市公安局的報告，報告稱天池風景內發現一具無名尸體，死亡時間應為8月28日。

張學良回到家，于鳳至先發制人，說東北大學的總章程既然是他這個三省領袖親擬就不可視同兒戲，如果有什么非辦不可的女眷可以送到馮庸的私立大學，張學良說馮庸正在代表自己和蔣介石談判，全是公言不適合談私事，他要于鳳至帶上八色厚禮捎上蘭譜去拜訪楊宇霆的老婆最好能結為干姐妹，張作霖的人情世故論有必要踐行。于鳳至覺得有點唐突甚至是巴結，張學良覺得楊宇霆燙手難以掌控，以無任之身在任何會議上都對自己頤指氣使，自己連老子的氣都不受還能受他的氣不成，于鳳至沒想到東北兩大支柱到了如此地步，立馬備禮去拜訪了楊太太。于鳳至走后，楊宇霆說妻子糊涂，自己是張學良的叔叔輩，結拜姐妹是亂了輩分，自己要的是這個長輩的話語權，這次要駁他回面子。王樹翰回到奉天，說蔣介石最厲害的舉措是與英美簽立了關稅條約，這就表明英美承認了南京國民政府支持蔣介石統一中國又孤立了日本，張學良覺得自己沒有看錯蔣介石。楊太太到帥府將禮品退給了于鳳至，于鳳至建議張學良讓楊宇霆去當個縣長殺殺他的銳氣，張學良大笑著說她跟自己是一條心，這天夜里，他沒有去北陵別墅。王樹翰告訴楊宇霆，少帥希望他去歐美考察，楊宇霆說東北的最大敵人是日本，其中種種復雜工作沒有自己誰都

蔣介石終于被找到并且送回了西安軟禁到新城公館，張學良前去看望，說自己是應全國人民的要求發動這次事變，希望他能勇于悔改，聯合全國的力量堅決抗日，如果執拗不悟堅持己見唯有讓民眾公裁。蔣介石喊叫耍賴就是不愿聽他的。張學良自扣蔣后受到國內國際鋪天蓋地的輿論，他雖有精神準備但仍然頗感震撼。張學良急于見到周恩來，派了飛機去迎接。見面后，張學良告訴周恩來，自己不僅要抗日還要救國，無論哪方面歸根到底是要實行根本性的政治改革，充斥著親日派和妥協勢力的南京政府非改造不可，必將中央政府置于全國抗日黨派團體的革命監督下不可，如果放棄這些改造收復東北就是一句空話。宋美齡要求南京方面立即停止對西安方面的軍事行動，這樣不僅會危及蔣介石的生命，還會使事態更加嚴重。毛澤東認為無論張學良如何處置蔣介石，南京方面與張楊的關系沒有任何妥協的可能性，國民黨的大舉進攻不可避免，所以只能力爭好的前途同時也要準備應對壞的局面。宋子文面見蔣介石后，蔣介石讓他將自己寫給家人的遺囑交給張學良。張學良認為他是在跟自己打心里戰。宋美齡乘坐飛機飛往西安，張學良過來接機，他答應宋美齡不讓衛兵搜查她的行李。宋美齡說她是為和平和抗日而來。見到蔣介石，

由武警、巡警、刑警組成的混合編隊對天池風景區進行了整整一天的搜山工作，但未發現任何重要的線索。經調查取證，天池風景區的無名尸為罪犯關天明。北京的于春陽認為是兩案犯因為分贓不均，北京人殺死了新疆人，他的這種分析得到了大家的一致認同。各條線索都在按部就班的向前推進，大量事實證明，白寶山即是該系列槍案的重大嫌疑人！而此刻的白寶山正和謝玉敏乘火車返往北京。

為了活動方便，白寶山從劉傳榮處租下三間平房，爾后他和謝玉敏、關天明搬過去住下。接下來，白寶山買了一輛摩托車，伙同關天明開始踩棉花收購點。同時為了作更大的案，他覺得有必要為自己的槍補充些子彈。7月5日，白寶山和關天明來到北野鎮人工影像器材庫實施盜竊。在白寶山的印象中，這里原來是個武器庫。兩人用事先打好的撬杠撬開大門，并開槍打死了護院的兩條狼。可是這是并沒有白寶山需要的子彈，白氣急敗壞！此案迅速上報到石河子市公安局，公安人員趕到現場提取了數枚75－81彈殼及撬痕等證據，并聽取了一位目擊證人的供述。