张国焘就是不肯去。最后周恩来要张打电报给中央承认错误，张国焘只好写了一个电报稿：“毛、洛：弟于今晚抵汉，不告而去，歉甚。希望能在汉派些工作。国焘。”交给周带回去发。周恩来说：你既然来到武汉，那就在这里等待中央的指示再说吧。周恩来等回到办事处后，即向中央报告并请示处理办法。
12日中央书记处复电王明、周恩来等同志：“为表仁至义尽，我们决定再给张国焘一电，请照转。”电文是：“国焘同志：我兄去后，甚以为念。当此民族危机，我党内部尤应团结一致，为全党全民模范，方能团结全国，挽救危亡。我兄爱党爱国，当能明察及此。政府工作重要，尚望早日归来，不胜企盼。弟毛泽东、洛甫、康生、陈云、刘少奇。”
周恩来拿着中央的电报到旅馆给张国焘看过，又耐心地劝张国焘到办事处去住，一切都可商量。张国焘说不出什么，只是坚持不肯去。周恩来给他两天考虑时间，只见他给国民党方面打电话，根本没有悔改之意。于是14日晚周恩来、王明、博古、李克农又去找张国焘，劝说无效，李克农便拿出在上海搞地下工作的本事，半拉半拖把张国焘塞进汽车，拉回长江局办事处来。
张国焘搬到办事处后，总找借口外出。他一再向周恩来提出要见蒋介石，向蒋报告边区政府工作。因为张国焘还没被罢免，周恩来不好拒绝。16日上午陪张国焘去武昌见蒋介石。张国焘见到蒋就说：“兄弟在外糊涂多年。”周恩来立即针锋相对地说：“你糊涂，我可不糊涂。”蒋介石看到这场面，也不好多说，敷衍了几句就结束了接见。回到办事处，周恩来严厉批评张国焘丧失立场。张国焘态度消极地说：“国民党没有办法，共产党也没有办法，中国很少办法的。”又说：“我感到消极，请允许我回江西老家去，我家里饭还有得吃。我此后再不问政治了。”当天下午张又找借口外出，周派吴志坚随从。张国焘在街上转到天黑，又提出要过江去。在轮渡码头，当客人走完要关铁栅门时，张突然跳上船，想摆脱吴志坚。吴志坚早有防备，紧跟张国焘上了船。张国焘到了武昌不肯再回去，硬要找个旅馆住下。吴志坚乘张国焘休息，赶紧打电话通知长江局。办事处正四下寻找张国焘，得到消息后立即派人把张国焘拉回汉口。这次张国焘死活不肯再回去，只好把他安排在太平洋饭店住下来。
周恩来等听了吴志坚的汇报，认为张国焘是决心叛党。17日上午，周恩来、王明、博古一同来到饭店，与张国焘作最后的谈话。周对张提出三条，供他选择：1．改正错误，回党工作；这是我们所希望的。2．向党请假，暂时休息一个时期。3．自动声明脱党，党宣布开除他的党籍。张国焘表示第一条不可能，可以从第二第三条考虑。并要求考虑两天再答复。周恩来等走后不久，张国焘就打电话约军统特务头子戴笠来饭店谈话，表示了投靠国民党的意向。军统很快派来两辆车和几个特务，两个上前抱住看守张国焘的丘南章副官，一个拉着张国焘上车。等张国焘走了，才把丘放开。丘南章回到房间，看到张国焘留给周恩来等的字条。上面写着：“兄弟已决定采取第三条办法，已移居别处，请不必派人找，至要。”丘南章马上回办事处向周恩来等汇报。长江局当夜开会研究，由周恩来起草了给中央的电报，报告了张国焘叛变经过，建议中央公开宣布开除张国焘的党籍。
4月18日，中共中央作出决定，开除张国焘的党籍。4月22日的《新华日报》公开发表了党中央《关于开除张国焘党籍的决定》。全文如下：
张国焘已于四月十七日在武汉自行脱党。查张国焘历年来在党内所犯错误极多，造成许多罪恶。其最著者为一九三五年进行公开的反党反中央斗争，并自立伪中央，以破坏党的统一，破坏革命纪律，给中国革命以很多损失。在中央发布抗日民族统一战线总路线后，他始终表示不满与怀疑。西安事变时，他主张采取内战方针，怀疑中央的和平方针。此次不经中央许可私自离开工作，跑到武汉，对党的抗日民族统一战线总路线表示不信任，对中国革命的光明前途表示绝望，并进行破坏全国抗日团结与全党团结的各种活动。虽经中央采取各种方法促其觉悟，回党工作，但他仍毫无悔改，最后竟以书面声明自行脱党。张国焘这种行为当然不是偶然的，这是张国焘历来机会主义错误的最后发展及必然结果。中共中央为巩固党内铁的纪律起见，特决定开除其党籍，并予以公布。
中共中央决定的公布，对张国焘是一个沉重的打击。张国焘没有想到中央会如此果断地处理他，慌忙给周恩来等写信。在4月24日的信中说：“连日因寓所未就绪，故不曾致函诸兄。昨晚即写好一信，拟今晨派人送来。忽阅报上载有开除弟党籍的决定之公布，深使我痛心。……千祈我们间应维持冷静而光明之政治讨论，万一决定不能改变时，亦希彼此维持最好友谊。”
但是，中共中央已经把张国焘扫地出门，没有人再理会他了。从中央决定公布之日，在各级组织和部队中开展了广泛的宣传和教育。同志们在短暂的震惊之后，对张国焘的叛变行为表示了极大的