见列车停下来后，早已埋伏好等候的飞虎队，在郭琪才的带领下用枪托将厚重的车窗玻璃捣碎，飞快夺门翻窗冲入了列车。在徐州等站提前上车的土匪，这时立即开始忙碌了起来，他们于外面的土匪里应外合，打开了车门车窗，土匪们没费多大劲便登上了火车，接着便命令乘客们立刻下车。然后，他们就开始收罗财物和行李，头等舱内一名叫罗斯曼的英国人想反抗，被郭琪才一枪毙命。其他旅客见状后，便乖乖地听从指挥。让劫车进行得十分顺利，飞虎队将车上的金银细软洗劫一空，郭琪才将重点人员梳理了一下，将部分中外旅客一起掳去。这次共劫持了美国、英国、法国、意大利、墨西哥的乘客39人、中国旅客30人。
郭琪才押着这些肉票走了十多里路后，北洋军第六旅闻讯追来。郭琪才发现后，便急忙命令斜行爬山，迂回避战。
紧追不放的第六旅官兵向半山腰的郭琪才和肉票们开了一炮，炮弹在身边炸响。这时，他们便看见被绑架的旅客中纷纷手挥白巾，示意不要开炮，以免危及乘客们的生命。第六旅的官兵们见了，只好停止开炮，依旧继续尾随追击。
郭琪才见了，便派一个洋人携带着翻译送书给一直尾追的第六旅军官，信中声言，如官军再不停止追击的话，就把所有被掳的中外乘客全部杀掉。一切后果，由贵旅承担。
第六旅军官看后，感觉事情重大，便立即命令部队停止了追击。郭琪才见这一招见效后，便驱赶着这些肉票，直奔抱犊崮山顶大本营而去。
劫案一发，消息传开后，北京、上海、济南等地的各大报纸均在显著位置刊登了这则新闻，一时间，舆论纷纷，震惊中外。各国公使怕伤了侨民生命，坚决反对动用武力，一天几次逼迫总统黎元洪想办法。5月7日、8日，英、美、法、意、比五国公使先后向北京政府提出了最严厉的抗议，美国国防部部长台维士公然向国务卿建议出兵中国。5月9日，五国公使限北京政府于三日内将全体被俘外侨救出，否则每隔24小时，须增加赔款若干。北京政府把一切政务都停顿了下来，集中全力讨论营救外侨问题。
迫于国际压力，民国总统黎元洪以临城劫车案发生，下令将山东督军田中宇、高官熊秉琦着交陆军内务两部议处，所有肇事地点文武官吏，均即先行撤任听候查办，并责成该督军高官迅速将掳人等先行设法救回，务令安全出险。随后，北京政府与山东地方当局展开了营救活动，但是孙美瑶却一再以“折票”为要挟，迫使官兵停止进剿。由于被绑架的旅客中有美国、英国、法国、意大利、墨西哥等国乘客近40名，因此，事件不单国内震惊，国外亦为轰动者。各国驻华外交使节不断向北京政府施加各种各样的压力，逼迫北京政府采取和平手段，尽快平息事端，不仅要保障被携外国旅客的人身安全，而且订下了最后限期，要在三天之内将他们救出。迫于内外压力，北京政府决定对孙美瑶部实行招抚。
时间不等人。北京政府交通总长吴毓麟及山东督军火速赶到枣庄，依靠地方士绅协助交涉。
孙美瑶得手之后，便依照孙桂枝的主意，先把四个外国女客释放，同时让她们向官方转达三个条件：一是迅速将围山官兵撤出十英里以外；二是收编匪军为一旅，委任孙美瑶为旅长；三是补充军火。《密勒士评论报》记者鲍威尔还写了一封信，劝告政府军不要攻山，须和平解决。为了统一口径，全体外国人质都签了名。
北京政府了解后，让北洋政府对和平解决此次重大案件看到了转机，便同意采取谈判的形式来解决问题，并将时间定在5月15日，谈判地点设在中兴煤矿公司的大厅里。官方是由山东督军和山东高官熊炳琦亲自出马，匪方代表是周天松，匪方照例提出了之前的三个条件，北洋政府全盘接受。
看到北洋政府几乎没有提出一点异议，就完全顺从地答应了，孙美瑶心里便感觉这个事情太顺了，顺利得有点不对劲，让他对北洋政府这样的做派不太相信了。因为他也早就听说过北洋政府之前有过背盟杀降的事情，这可是车前之鉴呀！于是，为了安全起见，他又提出外国人和邹县、滕县、峄县三县士绅一同签字担保官方履行条约。这样一来，北洋政府方面便开始了迟疑，露出了难色。但又迫于压力之下，这个补充条件最后也被官方接受了。谈判成功后，交通总长吴毓麟自告奋勇愿意入山为人质，交换外国人质提前释放。消息传到北京，黎元洪马上致电嘉奖。其实吴毓麟到枣庄来是看热闹的，他每天坐在“花车”上玩牌，根本未过问任何事情，只是在关键时刻摆出个姿态，当他接到北京劝阻电报后，就满载盛誉地回返北京。
第二天，山东督军就依照签约下令撤回包围抱犊崮的部队，并派人上山委任孙美瑶为招抚司令。让他们没有想到的是，孙美瑶突然变了卦，将委任状当着来人的面撕了个粉碎。说，回去告诉你的主子，昨天签订的条件太低级，我们山东建国自治军不同意！昨天晚上，孙美瑶又和孙桂芝商量了大半夜，他们认准了这次北洋政府迫于国际压力，才不敢对抱犊崮动用武力，既然看准了北洋政府的软肋，那么就得狠狠地捏他一把，可以趁机大肆捞取更多的利益，让这个大雪球越滚越大。
谈判只得继续进行，孙美瑶愈发有恃无恐，提出了一个个更加严苛的条件，如改编匪军为两师，划滕县、邹县、峄县为他们的势力范围，政府军撤出百里外、条约由六国保证等。北洋政府自然不可能答应，谈判一时间无法达成协议，便陷入了僵局。
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