张作霖暴亡，安国军失败，这对张学良的经历是一个大转捩。

    皇姑屯事件发生时，张学良正与南京政府的代表住北京举行和平谈判，接到奉天督署“立即返奉”的电报后，于6月17日将长发剃光，身著灰色士兵服装，搭乘兵车驰返沈阳。6月19日，就任奉天军务督办。7月4日，就任东三省保安司令，年仅二十七岁的张学良，从此开始主政东北。他采取了一条不同于张作霖的路线，励精图治，致力于开发东北，做了一些有益于祖国统一和使东北富强的事情。

    他毅然实行东北易帜，坚决维护祖国统一。张学良在决定东北易帜时，内受老臣宿将之反对，外受日本帝国主义威胁、利诱，要冲破这两大阻力，不是很轻易的事。

    日本帝国主义原本企图乘皇姑屯事件后的混乱之机，攫取东北之更多利益，谁料张学良竟能平静无事地继续大业，稳定局势。日本见无机可乘，乃改变手法，引诱张学良拒绝南方国民政府之招降拉拢，大力支持他在东北建立一个独立的政权，与南京对抗。6、7月间，日本首相田中三次电奉天总领事林久治郎，令其警告张学良，不要和南京政府妥协。并说，如果南京政府武力压迫东三省，日本愿不惜牺牲，尽力相助。8月4日，日本特使林权助到沈阳，以参加张作霖丧礼为名，干涉三省易帜。6日，他向张学良递交了田中的信。信中表示，日本反对东三省同关内统一，公然要张学良实行“东北自治”。并对张学良说：“如东三省蔑视日本警告，率行易帜，日本将采取自由行动。“张学良义正词严地申明：我是中国人，以中国人的立场为出发点，以东三省的民意为定。他警告林氏不要甘冒干涉中国内政之大不韪。林却恶狠狠地说：即冒干涉内政之嫌亦所不避。日本政府竟然不顾张学良的严正立场，一面不断从朝鲜调兵到沈阳，进行武力威胁，一面以借款六千万元相利诱，但均未动摇他易帜与统一的决心。

    东北换旗，不仅外受日本阻挠，内部意见也不一致。老派的张作相等，新派将领中的杨宇霆等都反对换旗，害怕换旗后，日本会进行武力干涉；东北军会被南京政府吞并，失去自主地位。张学良对他们说：“换旗不换旗这是关系东北前途，也关系中国大局的问题，日本不愿意我们换旗，其用心所在，大家都清楚，就是要挟持东北独立，但要俯首听命于它，做一个傀儡。这等于出卖民族利益，成为历史罪人，我们决不能这样做。先大元帅尸骨未寒，我们认贼作父，良心上也不许我们这样做。要靖国难，报家仇，只有全国统一，合力对付日本。换旗后，北伐军要进兵关外，师出无名，而且只要拥有实力，也不会失去自主。”就这样，张学良冲破了外部与内部的阻力，于12月29日，通电宣布东三省易帜。31日，南京国民政府任命张学良为东北边防军司令官。

    东北易帜虽然实现了，但是东北集团的内部并不完全统一。特别是张学良与杨宇霆的矛盾，积渐已久。杨之为人精明干练，才略过人，勇于任事，敢于负责，张作霖在时，倚之如左右手，言听计从，宠信弥深。由于其所处地位之特殊，也就养成了专断跋扈、盛气凌人的作风，平时除老帅以外，什么人都不放在眼里，凡事说了算。张学良继承父业后，杨不仅不稍自敛抑，专横更甚，对张学良以父执自居，视张为后辈，凡事都是自作主张，甚至张提不同意见，也不予理睬。有时在稠人广座之中，予张以难堪。1929年1月10日下午，在张学良的帅府客厅，杨宇霆与常荫槐向张提出，要成立一个东北铁路督办公署，并派常荫槐为督办。张学良对杨、常说：中东铁路是中苏合办的，不受东北交通委员会管辖，成立督办公署这件事涉及到外交，应该慎重考虑一下。东北的局势刚安定下来，不要因此又引起外交上的纠纷。杨不但不听，反而逼著张学良马上签字。此时，张学良想到杨字霆的专横，认为不制止杨、常的势力，东北集团内部的派系矛盾就难以解决，决心为保持集团内的统一，巩固易帜成果，以便推行新政而处决杨、常二人，于是借要吃晚饭为由对杨、常说，吃饭后再议。他利用杨、常回家吃饭的时间，召集警务处长高纪毅作了周密布署，待杨、常晚上再来议事时，当即将二人处死于老虎厅内(帅府的客厅)。张学良处决杨、常不仅使他的权力集中了，而且给其他怀有异志的东北军将领敲了警钟，树起了少帅的威严，提高了声望，巩固了易帜后的东北政局。

    东北易帜后，张学良支持东北的抗日民众运动，抗日组织日益扩大和发展，抗日运动更加活跃，仅辽宁省就成立了“辽宁省国民常识促进会”、“辽宁省拒毒联合会”、“辽宁省国民外交协会”等抗日的民众团体。“辽宁省国民外交协会”还在全省四十个县设有分会，他们广泛地进行抗日宣传，抵制日贷，揭露日本帝国主义的侵略罪行。共产党员车向忱曾找张学良商讨开展抗日活动问题，张说：“反对日本很好，你可以继续办下去”。张学良还把得到的“田中奏折”通过阎宝航在沈阳公布于世，揭露日本帝国主义的侵华阴谋，使辽宁的抗日民众运动更加高涨。日本驻沈领事森岛守人也承认：“作霖时代的排日，抗日活动一般来说没有超出自发的、偶然的范围，也没有什么思想背景和组织体系。但是学良时代的排日、抗日，已不是个别事件的反覆和继续，而是在一定的思想指导之下，基于一贯的方针，采取一定的组织形式而进行的。”“九·一八事变”后，张学良对“东北民众抗日救国会”、东北义勇军等抗日组织和抗日活动，在精神上和物资上都曾给予有力支持，直到他被迫下野为止。