现场尸骸枕藉，惨不忍睹，吴俊升登时殒命，张作霖重伤，日籍顾问仪我则仅足踝微伤。其他车厢均系随行人员，见张老帅出事，乃迅速抢救，将交道口出事地点警戒，不准人接触现场。并用汽车送张作霖返沈阳。张因重伤，于上午10时去世，享年55岁。但这个消息被封锁，外界完全不知。

　　根据日本投降后所泄露的各种资料，关于张作霖被暗杀经过，确实为日本关东军所策划及组织。

　　当时关东军的司令官是村冈长太郎中将，关东军的重要将领认为张作霖是日本控制东北的最大障碍，如果不除掉张作霖，则日本在东北的阻力非常之大，所以村冈乃亲自主持暗杀张作霖。最初村冈曾秘密派遣日本驻哈尔滨武官竹下义晴到北京去执行，但被河本大作参谋窥破，认为北京耳目众多，暗杀工作不易掩匿，所以乃改在张作霖回返东北时发动，即由河本担任行动总指挥，阴谋决定日期是在5月31日后，暗杀地点本拟在京奉路巨流河的路桥，后因这一地区中国军警监视甚严，没有从容布置的机会，因此河本才选定皇姑屯南满路的吊桥为下手场所。由神田、富田两大尉负责勘定地点，由工兵队长管野负责装置电流炸弹，由独立守备队长东宫负责发放电流；由荒木五郎率领行动员准备在爆炸后张作霖不死而临时砍杀。此外日本驻北平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，事后则不认账。安达隆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，因少帅能模仿老帅签名，可以乱真。张作霖的遗嘱云：

　　余不幸归途遇险，今病势已笃，殆朝暮人间矣。余自束发从军，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，如果知道你不好好地干，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分量的，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，