北伐军在不到10个月的时间里，歼灭了吴佩孚、孙传芳的主力，革命势力席卷半个中国。张作霖趁吴、孙一蹶不振的机会，打着对付北伐军的旗号，召集北方各派系首脑会议，拟定把北方各部统一编组为安国军，由他任总司令，统一指挥。随之派出两路“讨赤军”，南下对抗北伐军，却都是丢盔弃甲大败而归。惯于见风使舵的阎锡山公开背叛了张作霖，一变而为北伐军北方总司令。

蒋介石发动“四·一二”政变后，张作霖视其为反对“赤化”的人，希图在帝国主义支持下，达成以黄河为界的南北和解局面，于是在1927年6月18日就任安国军政府大元帅，独霸了北京政权。

1928年2月，国民党二届四中全会通过了《为集中革命势力限期完成北伐案》，第二次北伐开始，4个集团军向北推进。

4月7日，蒋介石下达讨伐奉军总攻击令。奉军连战连败，石家庄、保定相继失守。北伐军4路大军深入直隶腹地，北京岌岌可危。

张作霖陷入走投无路的困境，不得不放弃“中原梦”，于6月2日发表出关通电，带着残兵败将逃回东北。

日本因一段时间以来张作霖向英美等国靠拢，对日本在东北特权上的要求又采取拖延不兑现的态度，由此对张十分不满。日关东军司令部决计趁奉军溃退关外的机会谋杀张作霖，以制造东北混乱，借口“维护治安”，以武力占领东北，遂于6月4日在皇姑屯炸毁张作霖的专车，张作霖身受重伤毙命。

少帅久经战阵治军有方，上下服膺拥戴其为奉军新统帅

张作霖毙命后，奉军虽一时群龙无首，然他们深恨日军阴谋，团结一致，共同对敌，度过了难关。

其时张学良尚在关内，张作相等奉军高级将领决策秘不发丧，使日本人摸不到底细，不敢轻举妄动。张学良回到奉天后，继任东三省保安总司令，稳定了局势。关东军无隙可乘，阴谋破产。

张学良18岁在奉军中服役，1920年在奉天陆军讲武堂毕业后担任旅长，第一次直奉战争中，是独当一面的第二路军司令。

奉军整军经武大改革时，兼任整理处参谋长的张学良，担起了整训的重任。他特别注重官佐的调整选拔。时不少军官出身于绿林和清末的旧式军队，文化低，知识缺乏，不谙指挥艺术，跟不上现代战争的需要。张学良顶着压力，大量起用受过正规军事教育的新进人才，主要是奉天讲武堂、保定陆军军官学校及日本士官学校的毕业生。他坚持任人唯贤的原则，即使与东北没有历史渊源的，只要德才兼备，照样任用；而对那些贪污肥私、管教不力、指挥无能、临阵怯战者，坚决罢免，绝不姑息迁就。

张学良深知炮兵在现代战争中的作用，便从国外购进火炮，又给兵工厂下达造炮计划，建立起了两个炮兵旅，并让从日本士官学校炮兵科毕业的邹作华担任旅长。

第二次直奉战争中，张学良以第三军团司令，率所部在主战场的山海关与直军决战。直军居高临下，奉军伤亡严重，两个旅只剩下了几百人。张学良不顾个人安危，拒绝了左右的劝阻，亲临前沿阵地督战，并处决了几个畏缩不前的军官。奉军士气复振，前仆后继勇猛冲锋，终于攻下了阵地。

这年张学良才24岁，即显示出非凡的胆略和指挥才能，也因此赢得了三军将士的尊敬。在以后与冯玉祥部和北伐军的战争中，张学良任第三、四军团长，也是他的部队打得最为顽强，虽全军战败，但三、四军团败中有胜。

北洋军阀时期，东北的空军首屈一指，其创建与壮大，也应归功于张学良。