1927年4月，馮玉祥部及閻錫山部亦改稱國民革命軍，和北伐軍一起夾擊奉軍，張作霖的統治已搖搖欲墜。然而，張作霖還未忘實現自己的“元首”美夢。1927年6月，孫傳芳、張宗昌等人按張作霖的意圖，推戴張作霖為“大元帥”。6月18日，張作霖在懷仁堂就任“中華民國陸海軍大元帥”。就職儀式冷冷清清。張作霖有氣無力地念了就職“誓詞”後，孫傳芳、張宗昌、吳俊升、張作相等向他三鞠躬，就這樣，“大元帥”就算上任了。這是北洋軍閥的末代政府，稱中華民國軍政府。一般俗稱安國軍政府。在《中華民國軍政府組織令》中，規定大元帥率陸海軍；代表中華民國行使最高統治權；軍政府置國務員輔佐大元帥政務；國務院設總理及各部總長。就這樣，張作霖在行將滅亡之前，終於爬上了他夢寐以求的最高寶座。他和段祺瑞一樣，雖無“大總統”之名，而行“大總統”之實。只不過，張作霖的末日高升，只是一陣迴光返照而已。

　　6月20日，內閣組成：潘復為總理、王蔭泰為外交部總長、何豐林為軍事部總長、沈瑞麟為內政部總長，閻澤溥為財政部總長，姚震為司法部總長，張景惠為實業部總長，劉向清為農工部總長，劉哲為教育部總長，潘復兼任交通部總長。潘復內閣是中華民國北京政府第四十六屆內閣，也是最後一屆內閣，同時，也是張作霖統治時期唯一的一屆內閣。

　　1927年4月以後，國民黨右派實行“清黨”，另外，蔣介石與汪精衛、李宗仁、胡漢民等派系爭權奪利，阻滯了北代的進程，給北洋軍閥尤其是奉系軍閥以喘息的機會。1927年秋冬，馮玉祥、閻錫山聯合討奉，遭到奉系的有力還擊。尤其是奉軍張學良與晉軍傅作義的涿州爭奪戰，雙方動用了坦克、飛機、毒氣等各種武器，激戰了三個多月，其強攻固守聞名全國，成為張學良和傅作義的成名之作。馮玉祥、閻錫山面臨張作霖的沉重壓力，為解北方之危，呼籲國民黨各軍共進聲援，全力討奉。

　　1928年1月，蔣、馮、閻、桂四派為了共同完成對奉系軍閥的北伐，暫時取得妥協。2月，蔣介石將其嫡系部隊改編為第一集團軍，自兼總司令；改國民革命聯軍為第二集團軍，馮玉祥為總司令；改北方國民革命軍為第三集團軍，閻錫山為總司令；將兩湖各軍改為第四集團軍，李宗仁為總司令，準備共同北伐。對此，張作霖也作了部署：決定對京漢、津浦路採取攻勢防禦；對正太路、魯西大名一帶採取攻勢。任張宗昌為津浦路總指揮，孫傳芳為魯西大名方面總指揮，張學良為正太、京漢方面總指揮，張作相為京綏路總指揮，出動兵力約六十萬人對抗國民革命軍七十萬之眾。

　　4月9日，蔣介石下達總攻擊令，國民革命軍與奉軍展開激戰。不久，張宗昌軍與孫傳芳軍即遭受重創，損失了山東大部。4月30日，張宗昌、孫傳芳棄濟南而逃。當北代軍進占濟南，準備繼續北進時，日本政府決定進行武裝干涉，製造了震驚中外的濟南慘案。北伐軍對日採取妥協讓步方針，決定繞道北進。5月中、下旬，張作霖丟失了邯鄣、保定、石家莊、大同、張家口等地。張作霖不得已向南京方面發出“息爭議和”通電，蔣介石也有心與張作霖妥協，因馮玉祥堅決反對，只得作罷。張作霖又想勾結英美，以取得支持。但英美等見張作霖大勢已去，不願與之交往，就連長期與張作霖勾結的日本帝國主義者，也準備除掉張作霖，以乘亂進占東北。

　　6月1日，北伐部隊占領滄州、河間後，分三路由津浦、京漢、京綏等線大舉向京津全面推進，逼近北京郊區。張作霖見大勢已去，6月3日，命張學良留守北京，當夜帶着吳俊升等乘專車離開北京，同時下達總退卻命令。6月4日五時三十分，張作霖乘坐的專車行至瀋陽附近的皇姑屯時，被日軍埋設的炸藥炸毀。吳俊升當場被炸死。張作霖受重傷，被急救回帥府，於上午九時三十分死去。這就是震動中外的皇姑屯事件。
　　皇姑屯事件發生時，張學良正與南京政府的代表在北京舉行和平談判，接到奉天督署“立即返奉”的電報後，即化裝乘車馳返瀋陽。6月19日，在奉軍元老的推戴下，張學良出任奉天軍務督辦。7月4日，張學良出任東三省保安司令，兼東三省巡閱使，年僅二十七歲的陸軍上將張學良，從此開始主政東北，人稱“少帥”。

　　張作霖被炸死後，奉軍全線向東北撤退，集結於灤河以東，東北局勢一片混亂。自張學良回東北以後，東北局勢初步得到穩定。但東北地區何去何從，則是擺在張學良面前的一件必須立即解決的大事。張學良鑑於皇姑屯事件的教訓，國恥家仇集於一身，他決定不顧日本的軍事、政治、經濟的壓力，通電宣布與南京方面停止軍事行動，謀求國家統一。

　　日本帝國主義原本企圖乘皇姑屯事件後的混亂之機，攫取東北更多利益，誰料張學良竟能平靜無事地繼續大業，穩定局勢。日本見無機可乘，便改變手法，引誘張學良在東北建立一個獨立的政權，與南京政府對抗，但遭到張學良的斷然拒絕。張學良派出王樹翰、邢士廉、徐燕謀為代表與蔣方聯絡，於是南京和瀋陽之間信使往來。日本力圖阻止中國南北統一，干涉東北易幟，派出原駐華公使林權助赴瀋陽向張學良施加壓力，聲言“如東三省蔑視日本警告，率行易幟，日本將採取自由行動。”張學良義正詞嚴加以駁斥，不管日本威逼利誘，均未動搖他易幟和統一的決心。

　　東北易幟，不僅外受日本阻撓，奉軍內部也不一致。老派的張作相，新派的楊宇霆等，都擔心易幟後，日本會進行武力干涉；奉軍也會受南京政府吞併，失去自主地位。張學良苦口婆心，曉以大義，取得內部的一致。

　　1928年10月，張學良代表邢士廉第三次赴寧，終於與南京方面達成四點協議：（一）東北設邊防司令長官公署，以張學良為司令長官，張作相、萬福麟為副司令長官。（二）設置東北政務委員會，委員人選須經中央同意。（三）東三省及熱河省委員人選，由張學良推薦，中央明令任命。（四）易幟不能待至民國十八年元旦，應提前數日辦理。1928年12月29日，張學良與張作相、萬福麟聯名通電，宣布服從南京國民政府，東三省、熱河省同時“改旗易幟”，即將過去時東北懸掛的五色旗取消，改懸南京國民政府的青天白日旗。12月30日，南京政府任命張學良為東北邊防軍司令長官，張作相、萬福麟為副司令長官。奉軍改編為東北邊防軍，簡稱東北軍。翟文選、張作相、常蔭槐、湯玉麟分別出任奉天、吉林、黑龍江、熱河省政府主席。不久，將奉天省改稱遼寧省，省會奉天改稱瀋陽，全國出現了統一的局面。

　　東北易幟雖然實現了，但是東北集團的內部並不完全統一，特別是張學良與楊宇霆的矛盾，積漸已久。楊宇霆，1886年生，奉天法庫人，日本陸軍士官學校畢業，歷任奉軍參謀長、東北陸軍訓練總監、奉軍軍團長、安國軍總參議等要職，是張作霖的“智囊”及左右手，奉軍新派首領。由於他所處地位的特殊，養成了專斷跋扈、盛氣凌人的作風，對張學良也全不放在眼裡。在張作霖被炸前後，楊宇霆與常蔭槐結成死黨，私自擴編自己的武裝實力，並有意駕空張學良，反對東北易幟。1929年1月10日下午，楊宇霆、常蔭槐一同見張學良，要求成立東北鐵路督辦公署，以常蔭槐為督辦。張學良認為此事涉及外交，要慎重處理。楊宇霆不但不聽，反而逼張學良馬上簽字。張學良痛下決心，要芟除楊、常，以穩定東北政權。於是，藉口晚飯後再談。晚上，當楊、常再次來見張學良時，被早已做好準備的衛士雙雙擊斃在大帥府老虎廳。楊常事件後，張學良的權力更集中，並樹起了少帥的威嚴，提高了聲望，鞏固了易幟後的東北政局。

　　張學良雖然易幟，服從中央政府，但蔣介石仍擔心張學良的勢力日漸強大，不受指揮，於是有意煽動張學良強制接收由中蘇共管的中東鐵路，挑起與蘇聯的火併，使張學良陷於困境，不得不依賴南京政府。而張學良不知是計，果然於5月間派兵搜查蘇聯駐哈爾濱領事館，逮捕三十九名蘇聯人。7月又下令解除中東路蘇方局長、副局長以及各處處長職務，並驅逐回國，以武力回收中東路。7月14日，蘇聯政府發出最後通牒，要求恢復中東路現狀。張學良不予理睬。7月18日，蘇聯宣布與中國絕交。7月20日，兵分三路向中國軍隊發起攻擊，東北軍慘遭失敗，傷亡嚴重，被俘八千多人，旅長韓光第等戰死，張學良被迫派代表與蘇聯政府談判，12月22日簽署《伯力會議草約》，兩國息爭，恢復衝突以前狀態。
　　中東路事件使張學良吃了一虧長一智，此後，他致力於發展中東的經濟，振興實業，同時，大力發展教育、科學和文化事業，親自兼任東北大學校長一職。

　　1930年5月，蔣馮閻中原大戰爆發。開始，張學良嚴守中立，力主和平，極力避免東北軍捲入這場內戰。但交戰雙方都把張學良看作決定勝負的籌碼，極力進行拉攏。而事實上，東北軍倒向那一方，則意味着那方取勝。最後，張學良認為倒向蔣介石一邊，有利於國內統一。於是，1930年9月，張學良率十餘萬東北軍入關，9月21日占領天津，9月26日進駐北平。至此，平津、河北的政權遂被東北軍全部接收。10月9日，張學良在瀋陽宣布接受蔣介石委任的中華民國海陸空軍副總司令一職。為了“感激”張學良參戰助已贏了這場戰爭，蔣介石於11月特邀張學良及夫人于鳳至到南京。蔣介石以最隆重的儀式和規格接待張學良夫婦，並親自陪他們謁中山陵，遊覽湯山。于鳳至拜宋母為乾娘，與宋靄齡、宋美齡以姐妹相稱。蔣介石又推張學良為國府委員，並授張學良以節制奉、吉、黑、晉、冀、察、熱、綏八省區軍隊之全權，並將北平、天津、青島三市及河北、察哈爾兩省劃歸張學良管轄。大批奉系人物進入南京政府當高官，如張作相、王樹翰出任國府委員，張景惠任中政委兼軍事參議院院長，劉尚清任中政委兼內政部長，鮑文樾任參謀部次長等。蔣介石的“盛情”及“信任”也感動了張學良，他表示“誓盡精誠，以擁護中央”。

　　1931年，日本帝國主義加緊對中國進行侵略活動，多次在東北藉機尋畔。如6月初，日本參謀本部派遣軍事間諜中村震太郎大尉等到中國東北興安嶺地區進行軍事偵察，被中國屯墾軍逮捕並處死。日本帝國主義以“中村事件”為藉口，反誣中國官兵“對日本皇軍進攻”，是對日本帝國“聞所未聞的侮辱”。蔣介石多次電令張學良：“無論日本軍以後在東北如何挑畔，我方應予不抵抗，力避衝突。”9月上旬，南京政府採取妥協退讓的政策，將中國屯墾軍第三團團長關玉衡關押審判，藉以平息事端。然而，十天后，九一八事變即爆發。

　　9月18日夜間，日本關東軍在板垣征四郎等將領的策劃下，故意炸毀瀋陽北郊柳條湖附近的南滿鐵路，誣稱是中國軍隊破壞，遂炮擊瀋陽，並向駐守北大營的中國軍隊王以哲旅進攻。這就是日本侵華的九一八事變，亦稱柳條湖事件。事變之夜，張學良、萬福麟在北平，張作相在錦州。其時，張學良正偕夫人于鳳至及趙四小姐等在前門外中和戲院看梅蘭芳演出的《宇宙鋒》，在瀋陽主持工作的東北軍參謀長榮臻急電張學良，張學良亦急電南京政府請求對策，蔣介石竟下令“絕對不抵抗”。張學良只好命令在東北的軍隊撤往關內。9月19日，日軍占領瀋陽。隨後，日軍分兵占領東北各地。至1932年1月，僅三個月一百天，中國東三省完全陷入日本帝國主義的鐵蹄之下。

　　東北淪陷，激起全國人民的強烈憤慨，人民紛紛要求追究有關人員的責任。在蔣介石的授意下，各報界把一切罪過都推到張學良身上，使他成了丟失東北的“罪魁禍首”。張學良忍辱代蔣受過，為了表示對東北問題負責，特向南京政府引咎辭職。12月，他被罷免了陸海空軍副總司令職務，改任北平綏靖主任。
　　
　　1933年元旦，日軍進攻山海關，這回，張學良已忍無可忍，命令東北軍何柱國部奮起還擊，揭開了長城抗戰的序幕。張學良決心用赤血抵抗，保衛國土，洗刷自己以及東北軍“不抵抗”的污名。不久，山海關失陷，日軍向熱河進逼，蔣介石為了應付全國輿論和敷衍張學良，答應派劉戡、黃杰、關麟征三師北上支援，同時又派軍政部長何應欽、財政部長宋子文、外交部長羅文干、內政部長黃紹竑、參謀本部次長楊傑等二十多位軍政大員於2月初前往北平，以幫助張學良謀劃。張學良將東北軍編成兩個集團軍，約二十餘萬人。張學良自兼第一集團軍總司令，指揮萬福麟軍團等東北軍主力；張作相為第二集團軍總司令，指揮孫殿英軍團、湯玉麟軍團等。

　　熱河抗戰於2月21日開始，日偽軍十餘萬人，分兵三路向熱河進攻：北路由通遼侵開魯，中路由義縣犯朝陽，南路由綏中攻凌源。日偽軍所到之處，姦淫、燒殺、搶掠，無所不為。熱河省主席湯玉麟兼任第五軍團總指揮，但他在日軍入侵面前驚慌失措，不思抵抗，竟然急扣二百餘輛軍車，把他多年搜刮而來的私人財物，裝運到天津租界。3月3日，他放棄省會承德西逃豐寧。在他的帶動和影響下，萬福麟軍團及孫殿英軍團等不是望風潰逃就是觀望不前。3月4日，日軍先頭部隊一百二十八人不費一槍一彈即占領承德。張學良聞承德失守，當即下令通輯湯玉麟，並命令萬福麟等立即率部反攻。但各部為保存實力，紛紛後退。旬日之間，熱河全省淪陷。

　　熱河之變，遭到全國人民同聲譴責，湯玉麟被撤職查辦，後寓居天津，1935年7月病死。除了處罰湯玉麟，蔣介石又將丟失熱河的責任轉移到張學良身上，迫他辭職。其實，蔣介石並沒有真心支援張學良熱河抗戰，這一次，還是要找替罪羔羊。張學良深知此事，於3月11日通電下野，東北軍改編為四個軍，由于學忠、萬福麟、何柱國、王以哲四人分別統率。北平軍分會代理委員長一職由蔣介石授意張學良推薦何應欽接任。

　　3月12日，張學良飛往上海，準備出洋。在出洋之前，張學良接受宋子文、夫人于鳳至、女友趙綺霞（趙四小姐）及兒女的規勸，用一個月的時間把煙（毒）癮戒除。4月11日，張學良在顧問瑞納（澳大利亞人，1928年起任張學良私人顧問）、于鳳至、趙綺霞及兒女等陪同下，乘輪船到歐洲旅行。張學良不知道，此番出洋，何時才能返回祖國。
　　1934年1月，蔣介石為了驅使東北軍參加“圍剿”紅軍，特地電召張學良回國。張學良歷任鄂豫皖三省“剿共”副司令、南昌行營主任、西北“剿共”副司令並代理總司令（總司令為蔣介石）等職。起初，張學良和東北軍高級將領對進攻革命根據地還是很賣力，指望通過“圍剿”的勝利以取得蔣介石的信任，從而擴充實力，以便有朝一日能打回老家去。但是，張學良在和紅軍的較量中，不斷損兵折將，尤其是109師在1935年10月於陝北直羅鎮被全殲，師長牛元峰戰死，給他思想上極大的震動。是繼續充當蔣介石的替罪羊及鷹犬，還是在民族危難的關頭，當一位愛國英雄？張學良以及東北軍將士都陷入了痛苦的思索之中。

　　1935年10月底，張學良到南京參加國民黨四屆六中全會和五全大會。蔣介石對他在“剿共”中受損沒有任何安慰的表示。軍政部長何應欽不但不給絲毫補充，還要減發軍費，張學良感到異常憤懣。他痛定思痛，思想開始有所轉變。五全大會後，張學良來到上海，會見了愛國人士杜重遠和東北義勇軍將領李杜。其時，日本發動華北事變，企圖使冀、察、綏、魯、晉五省脫離中央政府，實行“華北自治”。國民政府竟於11月26日宣布撤銷北平軍分會，12月7日決定成立冀察政務委員會，以適應日本提出華北政權特殊化要求。12月9日，北平爆發了一二九愛國運動，運動迅速向全國發展，形成全國人民抗日救亡運動的新高潮。共產黨堅決抗日的主張和全國熾熱的抗日氣氛，使張學良看到了出路和希望。

　　1935年底，張學良回到西安，他首先同駐守西安的西北軍（十七路軍）將領楊虎城，就停止內戰、聯合抗日的問題進行了磋商。其實楊虎城早就同共產黨有聯繫，雙方不謀而合。1936年3月，張學良與紅軍代表李克農在洛川進行了會談，達成了局部停戰協定。4月9日，張學良與周恩來在延安進行了歷史性的會談，共商抗日救國的大計。兩人在誠懇愉快的氣氛中作了竟夜的長談，達成了東北軍、西北軍和紅軍聯合，逼蔣抗日的協議。

　　從延安歸來後，張學良積極地着手進行各項準備工作，培養抗日力量，宣傳抗日思想，支持以共產黨人為骨幹的群眾抗日運動。但是，張、楊的所為激怒了蔣介石，他派來侍從室組長晏道剛擔任“西北剿總”的參謀長，特務頭子曾擴情擔任政訓處長，閔湘帆為“西北剿總”經理處處長，從軍事、政治、經濟三個方面對張學良加以監視，並在西安設有特警憲情報機構大小一百二十多處，搜集張、楊聯共抗日的具體證據。8月29日，西安的國民黨特務，秉承蔣介石的指令，逮捕了在張學良身邊工作的北平學聯代表宋黎。張學良聞訊後，極為震怒，不僅搶回了宋黎，而且還派兵包圍省黨部，查抄了特務檔案，造成了轟動一時的“艷晚事件”。

　　1936年10日20日，蔣介石率領陳誠、衛立煌、蔣鼎文等一班軍政大員飛抵西安，親自催逼張、楊督兵“剿共”，然後又匆忙奔走於洛陽、太原等地部署“剿共”事宜。10月29日，是蔣介石五十歲生日。張學良邀閻錫山同赴洛陽祝壽，趁機勸蔣介石停止內戰，和共產黨一道抗日，結果，遭到蔣介石的訓斥。12月4日，蔣介石又回到西安，蠻橫地要挾張、楊：要麼督兵“剿共”；要麼將部隊調往安徽、福建，由“中央軍”進駐西安“剿共”，並內定蔣鼎文為“西北剿共總指揮”，自己親自督戰。事已至此，張、楊決定第一步“苦諫”，“苦諫”無效，第二步則實行“兵諫”——設法捉蔣，逼蔣抗日。12月7日及以後，張學良幾次到蔣介石的駐一臨潼華清池，向蔣苦口勸諫，痛哭陳詞，但蔣介石卻勃然大怒說：“現在他就是拿槍把我打死，我的剿共計劃也不會改變。”12月11日晚間，張學良從臨潼回到西安，決定實行兵諫，震驚中外的西安事變爆發了。

　　兵諫的行動，是由東北軍和十七路軍分頭進行的。十七路軍負責拘禁西安城內的蔣軍軍政大員，解除蔣軍部隊的武裝，以及封鎖機場，扣留飛機等。東北軍負責到華清池捉蔣介石，由105師師長劉多荃、團長白鳳翔，及張學良的衛隊營長孫銘九率部執行任務。為了保證捉蔣成功，張學良事前還帶着劉、白二人去臨潼認識蔣介石，並察看了地形。12月12日凌晨，劉多荃等率部秘密開往臨潼，12日5時，東北軍在晨霧之中，衝進華清池。經過一場激烈的戰鬥，擊潰了蔣介石的衛隊，包圍了驪山。最後，在半山腰的一塊巨石旁邊捉住了渾身發抖、狼狽不堪的蔣介石。
　　西安事變，舉世震驚，形勢變得異常複雜。事變後，張、楊聯合發出通電，說明事變動機完全出於抗日救國，對蔣本人“保其安全，促其反省”，並提出八項主張。同時，致電中共中央，請速派代表來西安共商大計。12月17日，以周恩來為首的中共中央代表團到達西安。張學良完全贊同中共代表團關於“西安事變”的解決辦法。12月23日，宋子文代表蔣介石與張、楊及中共代表談判。24日，談判結束。蔣介石對張、楊答應的條件是：一、準備抗日。二、陝甘寧青新五省交張、楊負責。三、東北軍與十七路軍每月五百萬元薪餉，按月由中央撥給。四、停止剿共，紅軍改編問題由張學良負責。五、所有參加西安事變人員，一律不究。蔣介石對共產黨答應的條件是：一、日本侵入華北，必須抗戰。二、劃陝甘十八縣、寧夏三縣，共二十一縣為邊區自治政府，屬中央管轄。三、中央承認共產黨軍隊編成三個師。四、中央逐月供給軍費六十八萬元。五、如與日本開戰，中央每月供給槍彈八百萬粒。六、以上條件在手續上必須經行政院通過，並宣布全國。就這樣，通過三方的談判，尤其是共產黨和張、楊的努力，西安事變得以和平解決，開創了國共兩黨的合作，全國人民共同抗日的新局面。

　　12月25日，即西安事變達成協議後的第二天，張學良見逼蔣抗日目的已經達到，決定放蔣介石回南京。張學良有意思要親自送蔣回南京，但許多人都規勸他不要送，以免蔣報復。可是張學良卻堅信蔣介石的人格，他對人說：“這次我們放他回去，以後還是要爭取、團結他共同抗日的，所以我必須親自送他，使他能保持威信，好見人，好辦事，也使他不致對我們再存戒心和怨恨，這有利於共同抗日。我們發動西安事變的目的，只是為了要求結束對內壓迫對外屈膝的國策。至於蔣介石如果把已經答應了的條件又推翻了，那還有什麼信用、人格可言呢？”當張學良陪蔣介石到機場時，蔣對張說：“我們兄弟二人，大仁大義，絕不抱怨，將來歷史上記一筆流芳百世。”張學良很激動，更表示要親自送蔣回南京。蔣說：“我們兄弟二人諒解，你到南京就不好辦，他們打你的主意，我就遺臭萬年了。”蔣勸張不要送，宋子文猶豫不定，蔣批評了宋子文。張動了感情，越發堅持要送蔣介石，於是登上了飛機。周恩來趕到機場想勸張學良回來，但張、蔣乘坐的飛機已經起飛了。周恩來不禁慨嘆地說：“張漢卿是看《連環套》那些舊戲中毒了。他不但擺起隊列送天霸，還差一點要負荊請罪呢！”

　　12月26日，張學良陪送蔣介石到了南京後，就被蔣介石扣留軟禁。在迫不得已的情況下，他給蔣寫了“請罪書”，說：“學良生性魯莽粗野，而造成此次違反紀律大罪。茲靦顏隨節來京，是以至誠願領鈞座之責罰，處以應得之罪，振紀綱，警將來，凡有利於吾國者，學良萬死不辭。乞鈞座不必念及私情，有所顧慮也。”

　　12月31日，高等軍事法庭審判長李列鈞，以“首謀伙黨，對於上官暴行脅迫”之罪名，判張學良十年徒刑，褫奪公民權五年。而蔣介石又假作人情，請求政府特赦。最後宣布由軍事委員會對張“嚴加管束”。從此，張學良遭受囚禁，失去自由。

　　在囚禁張學良的同時，蔣介石也對東北軍實行分化瓦解，東北軍內部也很快出現內訌。張學良離西安後，王以哲代理張學良主持東北軍工作，因與東北軍內少壯派意見不合，1937年2月2日，被少壯派刺殺於西安寓所。隨後，蔣介石將東北軍編為第五十一軍，由原東北軍將領于學忠統率，但東北軍已逐漸失去了它的獨立性。這支由張作霖、張學良父子經營了二十多年的軍閥武裝，自此已落到了蔣介石的手中。

　　奉軍元老、東北邊防軍副司令張作相，其後只出任軍事參議院上將參議等閒職。抗日戰爭勝利後，任國民政府顧問等。1948年，張作相出任國民黨東北“剿匪”總司令部副總司令，10月，在錦州被中國人民解放軍俘虜。不久被寬大釋放，寓居天津，1949年5月7日病逝。另一東北邊防軍副司令萬福麟，在抗日戰爭爆發後，參加了保定、武漢等地的抗戰。抗日戰爭勝利後，出任東北行轅政務委員會主任及東北“剿匪”總司令部副總司令。1949年去台灣，任台灣政治諮詢委員會委員。1951年7月在台中病逝。還有于學忠，在抗日戰爭爆發後，出任第三集團軍總司令，蘇魯戰區總司令兼山東省主席等，率部參加了台兒莊會戰、武漢保衛戰等戰役。1944年改任軍事參議院上將副院長，自此被釋去兵權。1949年，于學忠不肯隨蔣介石去台灣，新中國成立後，于學忠歷任河北人民政府委員、國防委員會委員、民革中央委員等職，1964年9月22日在北京病逝。

　　至於張學良，先後被蔣介石囚禁在奉化溪口、安徽黃山、江西萍鄉、湖南郴州、湖南沅陵、貴州修文的陽明洞、貴州桐梓的玄天洞、江西興國的陽明洞、重慶的中美合作所等地。1946年到1961年，蔣介石為了平息人民的怨憤，安撫東北籍人士，假意宣稱恢復張學良自由，解除了對他的“管束”，但張學良仍沒有獲得真正的自由。蔣介石在1975年臨死前還叮囑蔣經國看住張學良，“不可放虎歸山”。

　　1988年蔣經國逝世後，張學良才算真正獲得自由。1991年4月，張學良獲准與夫人趙一荻赴美國探親。張學良曾表示，在方便和合適的時候，他會回大陸，回東北看看。籍此一章要結束之際，我們向遠在台灣島上的張將軍轉達心聲：張將軍，大陸人民，尤其是東北人民盼望您，熱切盼望您能歸來呵！