田中義一希望控制北京政府的奉系軍閥張作霖退回東北，與南方的中國本部分割，使張作霖成為受日本保護的傀儡。不過，張作霖對日本陽奉陰違，使得關東軍司令官岡長太郎、高級參謀河本大作等少壯派軍官大為不滿，河本大作等人決定剷除張作霖，由關東軍趁亂一舉佔領東北。民國十七年（1928）六月三日，張作霖乘火車離開北京，返回東北。六月四日凌晨通過皇姑屯時，河本大作派人引爆預先埋設的炸藥，火車被炸全毀，張作霖重傷而死。不過，奉天省長劉尚清為防止東北陷入動亂，為日本人所乘，決定密不發喪，要求張作霖之子張學良立刻趕回東北。張學良秘密返回東北後，於6月20日出任奉天省軍務督辦，接掌東北兵權。於21日為張作霖發喪。張學良於七月三日宣布就任東三省保安司令，東北並未陷入混亂，使日本關東軍失去干預藉口。張學良開始遣使與蔣中正接觸，希望促成統一。日本特使林權助、顧問土肥原賢二雖然百般阻撓，張學良不為所動，終於在民國十七年（1928）12月29日宣布「易幟」，改掛青天白日旗，象徵統一。國民政府隨即宣布以張學良為東北邊防軍總司令，改奉天省為遼寧省。日本首相田中義一則因張作霖被炸死事件，為日本國內輿論所抨擊，終於在民國十八年（1929）七月辭職下台，九月即憤鬱而死。