武官建川美次和田中隆吉负责调查火车组织与张作霖启行时间，同时派出大批暗探在山海关、锦州、新民屯等地布防。
关于事件发生后的掩饰责任，亦有安排。先由浪人安达隆盛觅得中国失业军人刘戴明，再找到售卖吗啡的中国乞丐三名伪冒凶手，于6月3日深夜带往南满路附属地一风吕浴室洗澡换衣，由日兵押到皇姑屯吊桥下用刺刀杀死。三人中有一王姓在洗澡时乘机逃脱，张作霖被炸后，该王姓乞丐即向奉军报告，说出日方所指两具凶手死尸即两华丐尸体，一风吕浴室主人曾往看尸体，亦向沈阳日本宪兵队证实是曾在其浴室洗澡之华丐。
刘戴明原系孟恩远旧部，民八张作霖逐去孟，刘戴明表示此次系为故主复仇，可是实际则为贪得2万日元的酬劳费。事前河本曾付刘定金1000日元，事后则不认帐。安达陆盛把这件失信事件告诉了他在东京的亲戚工藤铁三郎，工藤把这件事告诉当时的铁相小川平吉，小川报告了首相田中和元老西园寺。西园寺深恐刘戴明被张学良逮捕，泄露了这幕丑事，所以亟命小川偿付酬金，并将刘戴明送至大连，助其开设烟馆。
祸首河本自述当时关东军对于解决张作霖后的继任人选有张学良和杨宇霆两派主张。炸车之日河本曾准备了一队士兵集中南满附属地，因事先没有和关东军参谋长斋藤少将联系，所以被斋藤所解散。事变时关东军竟日以电话询问日本驻沈领事馆，希望准其出兵维持铁路附属地以外的秩序，但被森岛领事所拒绝。当天沈阳日人住宅区曾有浪人投弹一连四次，均因中国方面官吏冷静应付而未发生不幸事件。
沈阳军署于4日午起即和在北京的少帅张学良联络，请其火速返沈，而张学良亦已获悉皇姑屯事变，他当时不过28岁，要应付这样一个非常艰难而又复杂的情事，也真是不容易。当时因为不知道事变的真实原因，虽然怀疑是日本人在幕后制造，却还不知下一步行动。日人既然胆敢谋害张作霖，则也不会放过张学良，所以张学良决心遄程返回沈阳，就不得不采取极其秘密的部署。他化装成一个伙夫，搭乘火车由北京赴沈阳，经过南满路检查站时，步行绕过，再换乘汽车直驶沈阳，径入帅府。在他尚未返抵沈阳时，奉方要人对张作霖之死秘不宣布，只发表公报宣布张大元帅重伤，不公布死讯。把张的头部以绷带包扎起来，仅露眼、鼻、口，躺在床上，照样摆了鸦片炉具和水果。日人来访者请其在卧室外遥望，使日人信以为真。
张作霖的遗嘱，仿刘备死后的遗诏，签名则由张学良代签，因少帅能摹仿老帅签名，可以乱真。张作霖的遗嘱云：
“余不幸归途遇险，今病势已笃，殆朝暮间人矣。余自京发从军，早自誓以身报国，今年五十有六，死已非夭，惟是报国之志未遂，不免耿耿尔。今以奉天重任付之学良，望汝善为料理，延聘贤良，修明内政，以慰父老悬悬之望，更望我袍泽同仁，事事以国家人民为重，戮力同心，精诚团结，余身虽死，亦瞑目矣。”
张学良根据这道自己“伪造文书”的命令，就任奉军代理统帅，然后急调嫡系部队星夜返沈。
张学良同时邀请老一辈奉系大将来帅府共商善后。张作相见到他以后又是难过又是高兴，他说：“小六子（张学良的小名）你放心干好了，我们都会支持你。在公的方面如果我们不服从你的命令，你只管拿军法来办我们。可是私底下你还是我的侄儿，如果知道你不好好的干，我会在没有人的时候打你的耳光。”张作相在老一辈奉系中是最有份量的，他这一番话等于决定了张学良的继承权。
6月19日奉天公布张作霖逝世，由张学良继任奉天督办，宣告停止军事，休养生息，万福麟被派为黑龙江督办。
6月24日东三省联合会通电推举张作相为东三省保安司令兼吉林司令，张学良为奉天司令，万福麟为黑龙江司令。
张作相坚不就东三省保安司令，7月4日东三省联合会乃改举张学良，张即日宣布就职。张作霖虽出身绿林，没有读过书，可是深知国家民族大义，他不肯作日本傀儡是他致死的最大原因，因张未能执行所谓“廿一条中有关南满、东蒙古农工业的中日新约”部分。日人虽在北京向袁世凯敲诈成功，但在东北现场，对于张作霖曾经过多年交涉，终未达成所愿。吉敦路虽然修成，而东北本身，亦自修沈海路、四洮路、打虎山路，打通平沈路线（当时叫京奉路），以对付之。至于商租杂居，始终成为悬案。当民国十五六年时期，日本驻奉天总领事吉田茂是著名的日本外交家，某次为中日交涉，曾向张盛气凌人地说道：“你要真不接受的话，日方当另有办法。”张乃反唇相讥地答道：“怎么说！你们有什么好办法，尽管拿出来，难道又要出兵吗？我姓张的等着你的好了！”说完话，就起身送客，吉田弄得很难堪，于是辞职离开沈阳，日方另派林久治郎继任，同时派政友会干事长和鸠山一郎齐名的森恪前往大连，转赴北平，召集会议，面授机宜，由驻华公使芳泽谦吉出面，向张交涉，因为此时张已就“安国军大元帅”之职了。
到了战事不利准备退出关外，张作霖仍不肯屈服于日本军阀的威胁利诱，最后关东军只好途穷匕首见了。
关东军谋杀张作霖后，当时的日本首相田中最为失望。田中所进行的外交压迫已经收效，他压迫张作霖签署了铁路协定，而奉军回师关外亦受到日方劝告。田中认为他的分离满蒙策略假以时日必能实现，却不料霹雳一声，张作霖被炸死，这一来田中的整个安排都受到影响，关东军既然杀死了张作霖，等于逼迫整个奉系反日，因此除了强占东北外，已无他路可走。所以田中深感痛心，愤懑之情溢于言表，曾告宇垣一成和冈田启介，欲将关东军首要分子及暗杀的策划人交付军法惩办。日本元老政治家西园寺也预感军人野心分子胡作非为，横行霸道，军纪为之废弛，若不整顿，前途不堪设想，因此也极为赞成。可是参谋本部和陆军部的中级军官则极为反对，他们认为关东军如此做法是为了日本，其本意实可嘉许，何况迫于客观情势，他们的功劳不能明令旌赏，亦当原谅其用心，不予惩罚，坚持勿扬国耻，最多只给以行政处分了事。执政的政友会也怕事情闹大了予反对党以可乘之机，所以亦劝田中首相含糊结案。
这件公案在日本政府中引起了极大的争论，前后拖了一年多，田中有心振作，却屈于少壮军人的恐吓，最后以“张案经过周密的调查，发现关东军并未牵涉在内”的含糊语句结案，并且呈报昭和天皇。昭和对于田中在张案发生时所报告的和一年后的报告完全相反，前者肯定认为关东军主谋，应该把肇事首犯交付军法审判，后者却说关东军没有牵连在内，前后矛盾万分。因此在览读奏章时大为震怒，且竟佛袖离座，予首相极大的难堪，甚至在退席后余怒未息，悻悻然告诉侍从长说此后不愿再见田中，田中受到天皇这样大的斥责，大为羞愤，乃呈请辞职，几个月后竟因此抑郁而死。
关东军暗杀张作霖的举动虽然没有动摇日本分离满蒙的日本国策，可是田中分离满蒙所选定的对象则因为皇姑屯一炸而需要重新安排。当时曾任张作霖顾问的日本陆军少将松井七夫主张扶植杨宇霆，而日本驻奉天特务机关长则主张拥立张学良，而关东军参谋长斋藤恒看上张作相，刺张的主谋凶手河本大作则拟定张景惠。东京方面对张作霖的继任人选没有积极的主张，不过东京方面有一个原则，就是任何人都可以，只要能阻挡南京国民政府的政治权力伸入东北，使东北成为一个特区，为日本势力范围。事实上这一点非常困难，因为在张作霖被关东军谋杀后，东北军民对日本军阀的憎恨更为增加，他们不一定喜欢张作霖，可是却对于日本军阀用此卑劣手段对付张作霖，为之寒心。
17年6月15日至7月16日这一段期间，关东军参谋长斋藤恒、日本驻北京武官建川美次均分别向日本陆军省报告，认为东北脱离中国本部的时机已经成熟。而日本外务省亚细亚局局长有田亦正草拟“对支方策”，方策分为两部分：一为一般方针，强调以和列强协调为手段，以承认国府为归宿；一为防止满洲赤化为理由，以东三省脱离中国本部为目的。日本外务省有此“方策”，显示外务省态度已在转变，原来日本政府对东三省的措置分为两派，军人主张用武力控制，造成既成事实，促成东三省脱离中国；外交人士则主张采取条约一步一步地控制东三省，最后目的亦是使东三省脱离中国本部，殊途同归，不过一是积极路线，一是消极路线。如今外务省新的“对支方针”也采取条约以外的方法，显见在张作霖被炸后，日本政府的和缓派已有改变。
事实上，无论外交官和军人，均以各种手段向张学良施压力，压力集中在两点上：一为阻止张学良易帜，不许张学良投向南京的国民政府，以破坏中国的统一。二为满蒙铁路权益的伸张。日本田中首相于6月26日两次密电驻沈阳的日本总领事林久治郎，饬其警告张学良勿与南方妥协，又于7月18日重申前饬。林久治郎于6月29日、7月18日两次谒见张学良，7月19日更把田中的意旨面送给张，内容为：
（一）南京国民政府含有共产色彩，且其地位尚未稳定，东北目前犯不着与南京方面发生连系。
（二）如果国民政府以武力进攻东北，日本愿出兵相助。
（三）如果东北财政发生困难，日本正金银行愿予充分接济。
张学良看了田中的三点建议，很冷静地问林久治郎，他说：“我是不是可以把日本不愿中国统一的意见，或东北不能易帜是由于日本的干涉这项事实报告国民政府？”林久治郎见少帅如此质问，为之哑然，避不作答。因为从纯外交上而言，这就是干涉中国内政。张学良第二天拜访关东军的村冈司令官＇奇‘书‘网‘整。理'提。供＇，再把他对林久治郎的话对村冈复述一遍，村冈亦未作答。
当张学良出掌东北军政大权后，阎锡山、李烈钧等均以父执身份用函电或派专人劝告张学良以政治方法达成中国统一。张学良一方面受到日本的压力，又以父仇不共戴天，其内心是亟望投向中央，不过迫于形势，不敢轻举妄动。
民国17年六七月间，中国全国均心向统一，除了山东济南和即墨两县因受日军干涉，不准易帜，东北情况特殊，尚未正式表示外，均是一片青天白日旗飘扬，即远在国外之各使领馆以及僻在西陲的新疆均无例外。
张作霖死讯正式公布后，日本政府特派驻法大使林权助为特使，赴沈阳吊丧，并且向张学良游说。林权助和张作霖是好朋友，因此就私人的关系来说，他是以父执的身份来探望张学良的。日本政府曾给林权助一个秘密训令，内容为：
“自日本观点言，在目下情形中，东三省与南方讲求妥协实甚不利。幸张学良已自动不与南方续洽，则东三省当成为中国最进步之省份。此不特中国一省或日本一己之利益，中国全部人民之利益亦即在此。深信张大元帅如尚在世，必愿见此成就。张学良循此路线，亦足以完成其先人之遗志。
万一南军侵入东三省，则日本决尽其牺牲以执行其现时之政策，维持东三省之和平与秩序。”
林权助于8月3日抵沈阳，4日起至12日连续与张学良
密谈四次，其中最露骨之一次是8月9日，在坐除张、林两人外，还有张学良的助手王家祯，林权助的助手佐藤少将。双方谈话颇尖锐。
林说：“国民政府内部有纠纷，共产党在幕后操纵，假如东三省与国民政府妥协，日本在东北的权益将受到极大损害。因此，日本政府希望东三省的军政当局采取观望态度，不要和国民政府携手。如果东三省蔑视日本警告，而率行易帜，则日本将采取自由行动，这一点日本政府是有决心的，希望贵总司令能够了解，同时能下决心镇压不良分子，如有需日本之处，日本政府愿全力相助。”
张答：“我是一个中国人，当然以中国人的立场为出发点。我不愿意看到中国分裂，而愿中国走向统一，实行分治合作之政治。贵国之劝告，我当然予以考虑，不过必需以东三省人民的利益和志愿为依归。如果东三省人民公意要求统一，我唯有依照人民公意。贵使提到日本要采取自由行动，我相信基于国际公法上，日本当不至甘冒干涉中国内政的大不韪。我今天深感遗憾的，是日本方面一再以强硬态度对我威胁。”
林说：“事实上日本政府已有决心，在东三省采取自由行动，即使冒干涉中国内政之嫌亦所不避，希望贵总司令速作决定。”
张答：“我的决定不会受日本的压力，而是以东三省民意为定，在任何情况下，我不能违反东三省的民意。”
至是佐藤插嘴说：“现在不是讲是非的时候，田中首相的决定就是是非之抉择。贵总司令如拒绝田中首相的抉择，东三省将生重大事体。”
林说：“我和令尊是好朋友，敝国政府派遣我来吊丧，就是因为我和贵总司令有这种渊源。在私谊上说，我把贵总司令当作自己子侄，有危险我不能不奉告。”
张学良听到林权助倚老卖老的无理言辞，立刻还以颜色，他岸然告诉林说：“我和贵国天皇同岁，阁下知道不知道，对于阁下刚才的话，我所能奉答的就是这些。”
于是张学良乃端茶送客，双方不欢而散。
二五八、张学良杀杨宇霆、常荫槐
18年1月10日张学良杀杨宇霆、常荫槐于奉天旧帅府。
在当时，这是震惊中外的一件政治事件。
少帅张学良，在中国现代史中，其重要性不小于乃父张作霖。他一生多采多姿，少年得志，名满天下，权倾东北。他出生于民国前十一年（1900年），19岁毕业于东三省陆军讲武堂，20岁任奉军第三混成旅旅长、任镇威军东路第二梯队司令（第一次直奉战争），24岁任镇威军第二军军长（第二次直奉战争），战后任奉军第廿七师师长，东三省航空处长。25岁任第三方面军军团长。27岁任奉军南路总指挥与阎锡山的晋军作战。28岁指挥奉军第三四方面军，张作霖炸死后，出关统领奉军。
在张学良的自述中，他承认幼少庭训，又乏良师益友，11岁丧母，父亲忙于军政 ，又宠爱有加，自己则未及弱冠出掌军旅，未足而立之年，即负方面大任。因此处事待物但凭一己之小聪敏和良心直觉，虽然热情豪放，浪漫狂爽，可是忿事急躁，有勇无谋。他这番检讨，是在他经历了天翻地覆的世变，和多年来与世隔绝的淡泊生涯中所体会和反省。其实他聪明、侠义，待人宽厚，有很多过人的长处，因此才能在皇姑屯事变后稳住了奉军的军心。
张学良和杨宇霆之间的恩怨说来话长，在郭松龄兵谏时到了顶点，事实上张学良是张作霖的继承人，而杨宇霆受张作霖特别的倚重，两人之间利害冲突日积月累，杨宇霆既不能善处，张学良也不能容忍这样一位尾大不掉的父执。
张作霖遇害时，杨宇霆在滦州视察部队，6月6日张学良微服到了滦州，两人曾作一次密谈，据张学良事后告诉人说，他们两人密谈时，张曾表示愿意把奉天交给杨宇霆，可是杨却傲慢地说：我可以跟你的父亲，但不能跟你作事，我们之间看法做法都不一致。
17年6月下旬，沈阳酝酿推选东北军政领袖时，杨宇霆曾有通电表示个人立场，内有云：
“今后更当秉其（指张作霖）遗志，以东三省大局为重，宇霆忠不出位，只知奉公守法�