关东军司令官村冈长太郎原打算在北京刺杀张作霖，因担心那里各国耳目太多，不易成功，容易弄巧成拙，参谋长斋藤和高级参谋河本大佐将刺杀计划改为在张作霖返回的路上炸车，具体行动由河本负责。
为确保刺杀成功，关东军派遣了大量特务侦察张作霖的行踪，“把那个家伙退出关外的时间准确地通知我（河本大佐）”。得到列车消息后，在山海关、锦州以东沿线各要地，都派人监视。调动工兵在张作霖归奉列车必经之地皇姑屯车站南满路与京奉路交叉处的满铁桥下预埋了大量黄色炸药。在二百米外的观望台上用电闸控制爆炸。日军还在附近埋伏了一个中队的兵力进行警戒。
其实，在张作霖启程之前，他已经得到日本人可能在铁路沿线及皇姑屯一带行刺的报告，奉军在沿线部署了大量军警。但是，皇姑屯附近老道口一带铁路被日军封锁，不让中国人通行。张作霖认为，这里已经距离奉天城很近了，日本人再肆无忌惮，也不至于会在自己的家门刺杀自己。
此外，还有资料称，在离开北平时，张作霖曾就日方谋杀他的传言询问町野武马。町野为消除他的疑虑，自愿提出和张同行。但是町野等人最终都在天津、山海关等站下车了，只有仪峨一个人留下继续同行。
为掩盖真相，河本还派日本浪人安达隆盛收买中国失业军人刘戴明，“找到售卖吗啡的三名中国乞丐伪冒凶手”，“于6月3日深夜将三人带往南满铁路附属地的浴池洗澡，然后换衣，由日兵押至皇姑屯吊桥下刺死”，“口袋里塞上伪造的北伐军的信，以混淆视听。”这三个乞丐中一名姓王的，事先察觉情况不对，中途逃跑了，日本兵没抓到他。正是他后来向奉军报告了真相。此外，奉天方面还得知，在爆炸之前，日方把南满铁路上将要经过这段铁道的火车全部停开。
一名英国记者事发后赶到现场调查。距离南满铁路三洞桥不足一百码处有一木材厂，该厂主人说，出事当夜，他亲眼看见三洞桥上人影绰绰晃动，日本哨兵未加干涉。又说，一个住在三洞桥附近的日本人，出事前一直手持望远镜站在房顶上，目不转睛地盯着三洞桥，直到炸弹爆炸为止。
1946 年 7 月，东京远东国际法庭审判日本战犯时，日本前田中内阁海军大臣冈田启介也供认，张作霖被炸确系关东军所为。
【张作霖虽然没有走上袁世凯复辟帝制那样身败名裂的绝路，甚至主动撤军关外，却最终未能逃脱日本的魔掌。综观近现代史，通过与日本侵华势力勾结而发展壮大起来的军阀和政客，最终大多没有好下场。】
皇姑屯事件当时，张作霖之子、东北军的“少帅”张学良在滦州。奉天省长刘尚清获悉关东军向奉天大和旅馆等处秘密集结了多达一个旅团的兵力，有趁乱使用武力的企图，深感形势紧张。为稳定局面，他当机立断，一面委任奉天警备司令齐恩铭为省城戒严司令，一面通知张学良迅速返奉，并下令一部分关内奉军火速回防。
第二天，省长公署对外宣布戒严，称张作霖“身受微伤，精神尚好。”又以镇威上将军公署名义，电令第18师师长吴泰来暂理黑龙江省督办一职。
7日，奉天城内的日侨空屋又发生炸弹爆炸事件，日方诬指为南方军便衣队所为。当夜，关内奉军二万五六千人抵达城内。刘尚清大大松了一口气。
8日，日方秘悉张作霖死讯，但不能确定，派人前去打听。9日，刘尚清在省署宴请在奉天的日本要人，公开表示愿中日两国继续亲善，勿因无根之言，致生疑虑。
10日，日方又在奉天城内日本人居留地的无人住宅内制造炸弹案六起。第二天，日本驻奉总领事林权助向上将军公署提出警告，并趁机再次探询张作霖伤势。当天，刘尚清致电南京政府，表示愿意服从国民政府，改悬青天白日旗，请停止对东三省用兵。【刘尚清临危不乱，顾全大局，对稳定局势和张学良顺利接班贡献重大。】
12日，日本陆军省发表公报，公开宣称皇姑屯事件系“南方之便衣”所为。16日，万名日军在奉天城南举行大规模野外演习，归途高唱《南满是我们的家乡》。
张学良这一边，由于不知道张作霖已经去世，多花了几天时间处理了手头的事情才往回赶。因得知沿路日本人上车搜查，为防不测，他装成一个伙夫，在卫士的保护下，跟随部队坐平板车秘密返奉，于17日抵达。
刘尚清等随即让张学良模仿张作霖笔迹签发早已准备好的大元帅令，任命张学良代理奉天督办，万福麟代理黑龙江督办。
18日，对外发布张学良由秦皇岛返奉消息，并发表就任奉天军务督办声明。19日午后，张学良派参谋长臧式毅对关东军司令和参谋长进行礼节性拜访。
20日，调黑龙江省护理督办吴泰来任奉军第三、四方面军骑兵集团军军长，派万福麟代理黑龙江省督办。
同日，张学良发表《致奉省各县父老宣言》：
1。 停止一切军事行动；2。 与友邦讲求外交亲睦；3。 整顿军政，厉行兵农政策；4。 提倡实业，改革政治；5。 制度规章，归于公决。
见局面已稳，奉天当局于21日下午宣布张作霖于当天下午去世，并发表了一份由张学良代签的张作霖遗嘱：
余不幸归途遇险，今病势已笃，殆朝暮间人矣。余自束发从军，早自誓以身报国，死生置诸度外，现年五十有四，死亦非夭，惟是救国之志未遂，不免耿耿耳。今以奉天重任，付之学良，望汝善为料理，延聘贤能，修明内政，使人民安居乐业，以慰父老悬悬之望。一面努力和平，以弭战祸，促成统一，勿背余佳日息争通电旨。并盼我袍泽同人，共体此意，但能遵余之遗嘱，事事以国家人民为重，协力进行，即足微诸同人相爱之诚。余身虽死，亦瞑目矣。
东三省省议会联合会召开三省紧急临时大会，成立东三省保安会，推举张作相为东三省保安总司令兼吉林省保安司令，张学良、万福麟分任奉、黑两省保安司令。但张作相坚辞总司令职。
23日，张学良在奉天省城召开东三省军民联合会议，议决东三省不改换旗帜，令前线奉军主力在山海关一带坚守。
24日，驻奉日总领事林久治郎谒见张学良，转达日本首相田中在张作霖发丧当天给他的训令，在表示哀悼的同时，告诫新任督办不要与南方妥协，“如有要求，可直接提出。”
张学良表示：对日本首相的亲切情意深表感谢，“回顾在东三省中日的亲善关系，今后根据保境安民宗旨，努力于两国人民的利益均沾。今后只要事业有利于日本的亲善，即便日本方面有六分利，中国方面仅有四分利，亦决然实行。”
当月中旬，奉天当局还与日方签订了一个《兆昂路材料煤价短期借款合同》，借款82万日元。
田中得到这几个报告后大为高兴，29日，他再次电令林久转告张学良：“此际勿促采取迎合南方的态度，非但毫无必要，且有危险。暂应维持现状，保境安民，以观形势变化。”“如有扰乱东三省治安者，日本准备根据必要，采取相当手段”。
7月1日，张学良又发表通电，表示决不妨碍南北统一，并请速开国民会议。在第二天的东三省议会上，张学良被“咨举”出任东三省保安总司令，张作相、万福麟任副司令。
第一章 三场奇怪的战争·三个狼狈的军阀（33）
东北易帜
日本原计划趁炸死张作霖后的混乱局面，出兵占领奉天，扶植张景惠建立傀儡政权，却因奉天当局异常镇静，局势并没有混乱，对张学良的行为举动，更是不明就里，未敢轻举妄动。新班子迅速掌握军政大权之后，日方就更不敢悍然使用武力了，只好转而研究新的计谋，竭力阻止东北易帜。
7月2日，张学良密电南京政府，谓“易帜”必行，但环境困难，暂缓实行，并请南京勿再进攻奉军。
9日，奉方代表邢士廉、王树翰等在天津对记者谈与南京政府的议和条件：东三省通电服从国民政府，改换旗帜；东三省成立政治分会，实行委员制，张学良任政治分会主席，杨宇霆、张作相、万福麟分任奉、吉、黑三省政府主席；所有兵权，暂由原任统率。
第二天，奉方代表到北平碧云寺行营谒见蒋介石，蒋随后发表了关于东三省的声明，提出先行易帜，实行三民主义，其余事项再请示国民政府，同时建议热河先行易帜。14日，南京政府代表刘光等抵奉与张学良等进一步磋商后，15日奉军全部退到关外。
16日，张学良访晤林久治郎，告诉他与南方商洽易帜经过，及双方所提条件，征询日方意见。林久立即向国内禀告，并于当天奉命回访张学良。他警告说：因国民政府标榜革命外交，单方面废除不平等条约，并图以武力收回租界，故与南方合作无异于与日本对抗。张学良强调说，他已经不能拒绝悬挂青天白日旗的要求了，因为这是大势所趋，他没有办法。林久见张学良并未畏惧日方警告，便转往关东军司令部和村冈商谈。他认为，口头阻止南北合作已经基本上不可能了。在当前局势下，除非政府决心以武力加以阻止，关东军最好不要干涉为宜。因关东军方面擅自行刺张作霖而处境被动的村冈对此表示同意。但关东军参谋长斋藤对此不以为然，他电告参谋次长南次郎：
此际日方如不对彼采取强硬态度，东三省之南方化将不可避免。倘政府之方针，亦如张学良之所云，只能顺应大势别无他法，则本军虽以武力直接作外交之后盾，不仅毫无意义，且有损我之威信。如此考虑，需要及早转入平时配置。
第二天，东三省议员大会通过了《东北各省区临时保安公约》，规定东三省省议会联合会为最高立法机关，设立东北临时保安委员会，对议会联合会负责，负责处理各省区日常政务，并决定22日施行易帜。
18日，林久治郎又来拜会张学良，要求兑现张作霖与满铁社长山本商定的“满蒙新五路协约”。张学良告诉他，“满蒙新五路协约”的事情，他一点也没听说过。张作霖专车里的全部文件，都在皇姑屯事件中给毁了，“满蒙新五路协约”一点根据也没有。
林久哭笑不得地返回领事馆，又收到田中的训令，要他就悬挂青天白日旗及南北和谈一事再次警告张学良：
因我方对张学良之态度从来表示过分好意，致使彼怀有日本易于应付之感。此时，一切应根据对方之态度，亦有示以强硬一面之必要……总之，希贵官面见学良，充分说明在本电前段内容及中国之现状下，东三省以保境安民、观望形势为至要。至于取其形而不取其实，则实无可能。同时，如持续从来保境安民及中立之方针，日本对巩固其地位之措施，将以同情态度充分予以考虑。此外，对南军之进入东三省或东三省内不法分子之行使武力等，日本采取决不袖手旁观之方针。此点务希充分说明，使其安心。
19日，东三省议员在奉天召开“东三省保安委员会”成立大会，推举张学良为会长（委员长），袁金铠为副会长（副委员长）。热河保安司令汤玉麟宣布改悬中华民国国旗。
当天，林久再次前往会见张学良，按�