在三原看守所两个月内，他们主要进行了三项活动和斗争：一是学习知识，统一思想认识。武延俊和外面保持秘密联系，让人送进了一些如《社会进化史》之类的理论和进步文艺读物，武还根据自己的理解进行宣传和讲解。当时，个别同学流露出动摇和消极埋怨情绪，为了防止敌人分化瓦解，bào露组织和身份，秘密小组鼓励大家要团结一致，保持革命气节，决不出卖同志。华岳重回忆说：“习仲勋当时年小，但很有主见，有魄力，说话有威慑力。他说，到了这一步，谁也不许胡说，谁出卖了别人，我们大家也叫他不能活着出去。”二是进行了以改善伙食为目的的绝食斗争。看守所内伙食极差，饭菜变质，不能食用，是常有的事。为此，武延俊带领九名学生和看守长进行说理斗争，并提出当局如不解决问题，即宣布绝食。情况反映到国民党三原县政府后，县长被迫答应了条件，不再供应霉烂变质食品，改发每人四串钱，从外购饭。但是钱只发在押的学生，其他人不在此列，目的没有完全达到。武延俊和大家研究后，认为绝食应当适可而止，遂停止了改善伙食的斗争。三是对看守所关押的马鸿宾部逃兵进行宣传和串连，提高他们对反动当局和军队本质的认识。同时还把每人发的四串钱分给他们一半，以改善他们的伙食，争取士兵觉悟。他们还以孩子们特有的方式和看守警察作斗争，有时，游戏似地在看守所高声大笑，继而又哭又叫，使得当局对他们无可奈何。这些斗争方式尽管受到所处时代和认识的局限，取得的成效甚微，但是在革命处于低cháo，白色恐怖笼罩渭北上空之时，这些尚未出校门的少年所表现出的革命jīng神和斗争智慧，无疑是十分可贵的。
六月初，关中已进入麦收大忙季节。国民党三原县县长换成了一位姓沈的，接着又换上了一位姓孟的，县长三易其人，但三师学生被关押一事仍没有最后结果。孟姓县长上任伊始，即答应尽快了结此案，释放学生，后又怕担当责任，决定将此事移送国民党陕西省当局处理。
一天，武延俊、习仲勋等十人，由马鸿宾部派士兵押解，分坐两辆牛车，走上了通往省城西安的道路。
天空骄阳似火，车轮下huáng尘滚滚。牛喘着粗气，“囚车”摇摇摆摆地艰难前行。车上戴着脚镣的习仲勋等十名学生，因为遭受两个多月的牢狱之苦，衣衫脏乱，头发篷长，面色憔悴，长途颠簸已使他们焦渴难忍，昏昏欲睡。这群少年第一次进省城，就是沉重的戴镣行。孤单的牛车，年少的“囚犯”，更多了几分凄凉的悲怆。
习仲勋等被押抵西安后，即jiāo由位于北大街西华门的军事裁判处关押。
这个军事裁判处，是属国民革命军第二集团军第四方面军总指挥兼陕西省政府主席宋哲元管辖的一个军法机构。大革命失败以后被陕西当局逮捕的所谓政治犯多在这里囚禁审讯。其名为军法处，实为反动当局专门捕捉镇压共产党人和革命人士的bào力工具。这所监狱实行所谓“内宽外严”的管理方法：高墙、岗楼，戒备森严，谓之“外严”;对待“人犯”“温和”，有时看守人员和“囚犯”还可以开“说笑话会”，谓之“内宽”。实则以此笼络人心，瓦解政治斗志。伟大的爱国者、卓越的教育家和民主运动的活动家杨明轩先生，于当年1月被军政当局逮捕，也关押在这里，直至一九二九年八月才得以释放。中共陕西组织的创始人和领导者之一、卓越的组织活动家和教育家李子洲，于一九二九年二月被捕后亦关押在军事裁判处，其间遭受酷刑摧残，致使病情恶化，不幸在狱中逝世。还有潘自力、刘继曾、李大章、李子健等陕西早期中共党员也先后被囚禁于此地。最多时，关押人数达百余人。许多年后，习仲勋对当时的情形仍有深刻的记忆。他说，我与杨明轩同一个监狱。当局慑于杨先生的社会声望和广泛影响，还在狱中单独给他设置了一间较为宽松的“优待室”。我在他之前获释。他在狱中坚贞不屈，保持了共产党员的崇高气节。
三师学生被关入军事裁判后，再不是三原时的十人一室，而是分别关押在小号房内。习仲勋和华岳重、王秉衡同囚一小屋。白天看管较松，可以相互jiāo谈。晚上小房上锁，不能串号。第二天，他们按狱方要求填写了“犯人登记表”。在分别隔离的情况下，习仲勋仍然保持着和武延俊的密切联系，一有放风或其他机会，就和武延俊接触，听取武的意见，诸如允许和哪些人接近，如何应付审讯以及斗争方式的变换等。习仲勋只与同狱的原三原党团组织负责人李子健、王鸿俊两人接触和jiāo谈，同其他人皆保持距离，不单独接触和谈话。习仲勋曾回忆说，这里和我接触最多的是李子健和王鸿俊，特别是李子健，当时只要有机会，就给我讲一些革命道理和党的基本知识。一个月后，习仲勋被叫去受审。主、陪审者两个人，一个四十多岁，留有长须;一个瘦高个，面色较白，三十岁上下。留须者问道：“哪里人?”习答：“富平人。”又问：“多大年龄?”习说：“十四岁。”“参加过共青团没有?三原第三师范的毒杀事参加了没有?三原河道巷会议参加了没有?”习仲勋均以事先统一的口供或“不知道”或“没有参加”作了回答。瘦高个是陪审，不时地在一旁帮腔威胁，但习仲勋仍从容应对，不为其气势所动。审问者一无所获，在二十分钟内就结束了审讯。接着又以同样的程式和内容，对其他九人轮流审讯了一遍，未使用刑罚，未进行bī供，以后再也未过问此案。
当局的“宽容”，并不说明他们对革命者仁慈和手软，只是因为没有掌握到任何证据而无可奈何，特别是这些尚未成年的孩子，还没有被他们视为真正要铲除的共产党人。而一旦被认定是真正共产党人时，则以残酷手段镇压和迫害。就在六月十七日下午，反动当局将同押于军事裁判处的徐九龄、方鉴昭、任?、李嘉谟、校明济等九名共产党员活埋于西安市北郊，制造了惨绝人寰的“六一七”血案。
军事裁判处处长叫箫振瀛，他主张实行一套“外严内宽”的看守管理办法。监狱一位张姓看守长，常到狱中游转察看，并对习仲勋等人散布说：“箫处长非常关心青年学生，你们如果再看到处长来时，就当面哀求，处长会设法释放你们的。”学生们听了这些话以后，开始认为是狱方策反，要他们向反动当局屈膝求饶。后经过研究，认为不妨一试。一天早饭时，箫振瀛进入高墙内察看了一圈。习仲勋告诉同屋的文秉衡、华岳重说，在箫振瀛转近时，趁机提出释放要求。箫振瀛看见习仲勋等人围在饭盆前既不吃饭，又不起立，便问道：“为什么蹲着不吃饭呢?”
华岳重首先回答说：“我们都是从学校里抓来的学生，至今还不知道犯了什么发。关了这么久，既不判又不放，家里父母担惊受怕，我们也吃不下饭。”
习仲勋、王秉衡也接着说：“我们到底有什么罪?不明不白关了这么长时间，父母一直不知道消息，谁家的父母不操心儿子?再不处理，我们就不吃饭。”其他囚号的学生也跟着喊了起来。