张学良秘密离开北平，回到了奉天，翌日移住北陵，立即传见有关文武部属，商谈对苏用兵之事。令他不解的是，东北军中那些有真知灼见的将领，私谊较深的同辈友好，都持反对意见。就说辅帅张作相吧，也犹豫不决。当日夜晚，他请来了顾问端纳，一块计议对苏联作战的大事。
端纳的真实身份，是一位反共、反苏，同时又是在华和日本作对的高级谋略家。就其本意而言，他恨不得早日消灭“赤祸”，在俄罗斯的大地上复辟沙皇的统治；然而他身为张学良的顾问，又不能不虑其交战的结果。因此，他显得格外深沉的样子说；“汉卿，对苏用兵我是同意的。可是战局一开，会不会形成后患：全力以赴打熊，空虚的前门又放进狼来的局势呢？”
张学良力主反苏，加之他获得的苏联的军事、经济情报的错误，那种少年得志，不可一世的弱点全然暴露出来了。他望着愁眉难舒的端纳微微一笑．说：“我认为你的担心是多虑的。咱们家后门的这只熊虚弱得很，没有什么大的抵抗力，说不定此役，还能起到打熊惊狼的作用呢！”
对此，端纳实不敢恭维。当他想到这次重返沈阳的前夕，蒋氏夫妇的重托以后，遂淡然一笑，巧妙地说道：“我对军事是个十足的外行，一切由你裁夺就是了。”
翌日，他召见心腹旅长刘翼飞，告之辅帅张作相对苏用兵犹豫不决，要他偕同张廷枢于明日去吉林见辅帅，告之根据各方面的报告，苏联决不能打仗，以坚其信心。随后，他又约见王树翰、王树常、邹作华和刘翼飞开会研究。他信心十足地说：“我拟派十个旅开赴东铁沿线，你们仔细研究研究，我一会儿再来。”
正如当事人刘翼飞所记述的那样：“张说完即进里屋注射毒品去了。我们四人相向而坐，皆默不作声。少顷，张由里屋回到客厅，首先向我说：‘翼飞，你们研究得怎么样？’我乃直率回答说：‘我们如果仅仅出十个步兵旅就能击败苏联的话，那我们就不致退回关外，老帅也不致遇害了。’张说：‘根据各方情报，苏联决不能打。’我说：‘从军事学来看，打仗有没有把握，不在于敌人能不能打，而在于我们怕不怕和行不行。’张当时没有说什么，但第二天就不让我去吉林了。据别人说：‘张长官说，怎么翼飞这次也气馁了呢？’这大概就是他中止派我赴吉说服张作相的原因。后来听说吕荣寰曾携带所谓情报和接收中东路的计划到沈阳和张学良商谈，张遂派王树常为第一军长，率刘翼飞、张廷枢、孙星五等旅进驻哈长、哈绥沿线各要隘；胡毓坤为第二军长，率领董英斌、徐永和、黄师岳三个旅进驻昂昂溪支援黑龙江方面对苏作战。当时驻防于满洲里、海拉尔中东路沿线的部队还有黑龙江万福麟所属的张鸣九、梁忠甲、韩光弟等旅。骑兵军长郑泽生率白凤翔、李福成、荣三点（绰号，忘其名）等骑兵旅进驻密山，与边防第七旅赵绍武部统归丁超指挥。
“战事发生后，奉军遭到苏联红军的反击，各军情况均很不利。满洲里方面，旅长韩光弟阵亡，梁忠甲被俘，旅副魏长林阵亡。哈绥密山方面，荣三点在张三沟作战不利，被郑泽生枪决。丁超也枪毙一营长。松花江下游的富锦县失守后，据情报说，苏联兵舰数艘并带拖船若干，满载兵士，逆江而上，将直取哈尔滨云云。王树常令我率领本旅由双城、阿城、一面坡等地星夜开赴滨江县构筑阵地，拒止苏军。”
张学良面对惨败的危局，完全失去了主张，立即召见外事秘书王家桢，表情非常悲伤地说：
“我最心爱的好军人韩光弟旅长战死了，他所统帅的全旅人马也伤亡惨重，俄国军队已经越过海拉尔，指向哈尔滨了。”
王家桢本不赞成对苏联用兵，但一见张学良沮丧的表情，又低沉地问：“你打算怎么办呢？”
张学良喟然长叹了一声，旋即取来一沓由南京国民政府发来的电文，用力向桌上一摔，甚是愤慨地说：“我有什么办法？南京只叫我们打，什么也不管。打既然不行，就得和吧，可是南京又不叫我们管和的事，这简直是整我们呀！”
王家桢一听张学良的口气，知道对苏用兵是上了蒋介石的当，故进而又从外交惯例方面有意地说：“和外国打仗，这是多么大的事情呀，怎么由一个地方独当其任呢？前清末年，丧权辱国，就是这样造成的。现在是什么时代，南京还来这套旧把戏，其中必有诡计。至于如何处理这件事，这是关系东北存亡利害的问题，你可以不必顾虑那么多，自己独断专行好了。”
“这恐怕不妥吧？”可以随意进出张学良官邸的端纳突然出现在门口。
“那……你说该怎么办呢？”张学良问。
“起初，我并没有支持你对苏联用兵；而今，这样不光彩的休兵罢战我也不赞成！”端纳操着英语，滔滔不绝地分析了国际局势，遂又极其严肃地说，“时下主和，我认为不仅挫伤东北军将士的锐气，而且还必然要影响汉卿你的威望。只要再坚持一下，我深信英美诸国会出面干涉此事的。”
“把自己的命运交给人家是靠不住的！”王家桢下意识地反对说。但是当他一看端纳那愕然的表情，知道自己的话语是超越了身份的，故忙把视线又投向了张学良，出他所料的是，这位言听计从端纳的上司竟然赞同地点了点头，他又大着胆子说：“从历史上看，只有英国、美国帮着其他强国瓜分我国的先例，从来还没有帮着我国抗御俄国、日本侵略我国的事情。”
“这……”端纳就像是吃了一团棉花，咽了好一阵子没有说出一句话来。他灵机一动，十分尴尬地说，“汉卿，那怎么了结此事呢？是不是要向俄国割地赔款啊？”
“苏联人并无领土要求，也没有提出赔偿战争费用。”王家桢转身取来有关的电文，“他们唯一的要求，是把局势恢复到事变以前。”
张学良渐渐地从愁雾迷途中走了出来，他猝然一挥右拳，果断地说：“立即宣布停战，派蔡运升为交涉专员和苏联谈判！”
“那……这样的大事，还是需要请示南京政府吧？”端纳忙又提醒。
“不用了，”张学良说罢又沉思了片刻，漠然而笑地说，“打是我决定的，和也应该由我来做主。”
“万一南京政府要治罪于你呢？”端纳又引而不发地问。
“那就让他们治罪好了！”张学良愤慨地站起身来，发出了冷漠的笑声。
不久，蔡运升衔命出使苏联，在伯力和苏联签订了伯力协定，一场震惊中外的中东路事件始告结束。正如端纳所预先警告的那样，南京政府外交部以越权签约为名，对蔡运升予以撤职查办的处分。
对此，张学良犹如哑巴吃黄连——有口说不出，只好安慰自己的部属蔡运升。
中东路之役以彻底失败而告终了。张学良于此失败中反省，回忆起白俄将军鼓动东北军对苏宣战，日本总领事表示日本朝野一定支持中国此举，事后却见风使舵，攻击张学良，这些使张学良痛感上了白俄将军和日本人的当。
这时，张学良突然想起了孙中山先生临终前夕告诫他的话：“东北处于两个帝国主义中间，东北青年责任重大。”他感慨万端地自语：
“中山先生，您真有先见之明啊！”
然而，当张学良想起蒋介石约他北平相见的动机，以及在中东路事件所起的作用，他隐约地感到蒋介石是在假苏联之手，达到消灭东北军的目的。他仰天长叹，怆然自语：
“究其根源，我上了他蒋某人一个大当！”
“汉卿说得对！”随着话声，走进一位年近半百的将军，他借题发挥地说，“我们这些吃高粱米的，斗不过那些南蛮子！”
“辅帅，”张学良惶然起身，分外敬重地，“请坐，快请坐。”
张作相自始至终都不赞成张学良对苏用兵。而且在战役的进行过程中，他“对苏联空袭非常害怕，又不好说不增援，他耍了个花招，先要一笔开拔费，才能调动军队。”致使张学良——乃至于东北军中的高级将佐，都对这位东北军的元老产生了歧见。时下，对苏一战完全地失败了，也就证明了他反对此役的正确。依据他多年的经验，只有在这时他才能出面洗白自己，并进而加强他在东北军中有所动摇的“辅帅”地位。自然，这也就是今天他造访张学良的目的。
张学良清楚这位老把叔来访的目的。但是，张学良认为张作相当初按兵不动，并非有孔明后知五百年之见，而是在玩保全实力的把戏，因此，他无法和这位“辅帅”讨论对苏之役的功过是非。另一方面，张学良毕竟是后生晚辈，且又打了一个大败仗，无论从哪一个方面讲，他有责任和这位老把叔探讨失败的原因。所以他心情沉重地说：
“虽说中东路事件是上了人家的当，但归根到底还是我轻率用兵所致。当时，如果能冷静地多听听辅帅等人的意见，结果……”
“也用不着这样沉重地自责！”张作相十分懂给人面子的，未等张学良把话说完就接过了话茬，“再说，并非是汉卿指挥失误之过，而是军力不如人家嘛。更为可恨的是老蒋把火点起来，接着又给咱爷们来个釜底抽薪，看咱爷们的笑话，真不是个东西！”
“辅帅，”张学良听后心里热乎乎的，生出一种异样的情感，禁不住地想起了死去的父亲常说的一句话：“打架要靠亲兄弟，征战尚须父子兵。”他镇定了一下情绪，又问，“您看我们的军力有哪些方面不如人家？”
“那就多了！”张作相叹了口气，“汉卿啊，这也正是我要和你说的大事。”
接着，张作相指出：东北军的陆军武器装备陈旧，不如苏联；空军不能说没有，但无法参战，没有战斗力；海军力量更弱，就说吉林江防公署那八艘战舰，炮的口径太小，达不到预期的射程。最后，他摇了摇头，说：
“可是人家老毛子呢！陆军的枪炮先进，天上有强大的空军配合，江中有大口径的战炮助威，我们岂能不败？”
“辅帅说的句句在理，依您之见，还有其他失败的原因吗？”
“没有了！”
“我看还有吧！”
“还有？”张作相下意识地一怔，再一看张学良微然点首的表情，忙又换了个口气，“那我就洗耳恭听汉卿的高见了。”
“我以为失败的另一个重要原因，就是东北军的官兵素质太差，又缺乏御侮自强的教育，再加之相互保全实力，不能协同作战、迎敌，我们岂能不败？”
张作相一听“相互保全实力，不能协同作战、迎敌”的批评，认为张学良在把失败的责任推给他，内心很是不高兴。但是，当他再一看张学良的冷峻表情，认为此刻不是为自己洗白的时机，故讪讪地说道：
“汉卿所说，有道理，有道理。”
张学良并不知晓张作相此时此刻的心理，他继续操着晚辈的口吻请教：
“辅帅，俗话说得好，失败是成功之母。您看我们应该从何做起呢？”
“难啊！”张作相心中并无良方，加之他对张学良产生猜忌之心，叹了口气应付说，“改善装备嘛，需要军费；想加强、提高我们东北军官兵的素质嘛，也绝非朝夕就能见效的大事。”
“难道就这样下去吗？”张学良猝然火起，“我已下定决心：从现在做起！”
“好，好……我唯汉卿之命是从。”张作相说罢，讪讪告退。
这次不期而遇的交谈，使张学良认识到这些父执辈的部属，绝不能充任改造东北军、建设新东北军的骨干力量；搞不好还将成为桎梏他前进的保守力量。怎么办？他只能在“两个帝国主义”的夹击中默然图存，下大气力建设一支新的东北军。有关他在这一时期军事建设方面的贡献，后人曾做了如下评述：
军事建设，张学良也未曾放松。按国民政府规定，将东北军原军师制改为独立旅制，编后东北军约三十三万人，同时更换装备，加强训练，使之向现代化发展。为提高军官素质，加强军事教育，东北讲武堂在黑龙江、热河两省设分校，并在东北讲武堂内设高等军事教育研究班，除招收现役军人，还从大中学校招生。
东北空军建设，除扩大辽宁航空学校，培养飞行员，还选派七十余名飞行员去英、法等国学习。东北空军拥有三百余架各种类型飞机，编为三个飞行大队。在沈阳东塔修建机场和机库，并建立修配厂。
东北海军以葫芦岛、青岛和哈尔滨为三支舰队的基地，拥有各种军舰二十一艘，炮艇九艘，装备良好，训练有素，官兵共三千五百余人。建立海军学校，培养海军人员。设立海军编译局，重视技术情报，加强装备研究和海军理论建设。建立船舶修配厂，进行舰艇维修和生产部分机械零部件。
……
张学良在加强军事建设的同时，又倾全力积极开发东北，实施建设新东北的计划。对此，后人也有记载：
经济建设主要是修铁路，继沈海、吉海、大（大虎山）通（通辽）之后，又修筑了洮索、齐昂等铁路，建沈阳北站、东站，以钳制南满路。修筑葫芦岛港口，作为东北的吞吐港，以削弱大连港的作用。东北铁路、港口形成比较完整的运输系统，以抵制日本的经济侵略。建立东北无线电台，东北各地设置五十处分台，形成一个完整的电信网络。东北无线电台与国内各省市电台和许多国家电台互发消息。沈阳、哈尔滨建立广播电台，以抵制日本的反动宣传。
其次是工业建设，新建扩建一些现代化工厂，如沈阳纺织厂、肇新窑业公司、兴奉铁工厂和东北大学工厂等，张学良积极支持东北民族工商业的发展，注意引进新技术。同时注重发展军工企业，扩建东三省兵工厂，新建迫击炮厂，支持迫击炮厂生产汽车。还积极准备建立奉天飞机制造厂和沈阳汽车装配厂。
为了适应军队缩编需要，张学良倡导军垦。设置了兴安屯垦区……设督办公署于洮安。安置河北、山东难民五六万人，发展畜牧业。
……
一天，正当张学良翻阅《东北新建设》，思索如何把东北的建设推向深入的时候，于凤至夫人走到他的身边，半开玩笑地说：
“小爷，不要苦思冥想了，我送你一个锦囊妙计吧！”
“什么锦囊妙计？”张学良不解地问。
“帮你解开东北建设之惑的锦囊妙计啊！”于凤至说罢莞尔一笑。
“快说，快说！”张学良一把抓住于凤至的双手，迫不及待地说。
“不急嘛，”于凤至抽出双手，“我献给你的锦囊妙计很简单，总共八个字。”
“哪八个字？”
“励精图治，教育为先。”
“励精图治，教育为先？……”张学良自语地重复了一遍，似从这八个字中感悟出了治国之道，遂又激动地说，“太好了！太好了……真可谓知我者，大姐也！”
张学良很早就重视东北的教育事业了！远在第二次直奉战争之前，“张学良为了重建东北军，委派郭松龄整军经武，在东大营（东山嘴子）成立东北军军官教育团和东北教导队等军事机构，培训军事人才，输送东北军内，充当中下级军官。军官的军事素质不断提高。但由于军官的文化水平低，适应不了学习和训练的要求，郭松龄乃向张学良建议，办一所中学来提高军官的文化素质。经张学良同意，于一九二五年，在东山嘴子军营内，辟出一部分院落为校址，开办了同泽中学。”
张学良出掌东北军政大权之后，他为了“刷新政治，统一内部，励精图治，立意把东北建设成为振兴中华的基地。他遍察世界列强科学进步、富国民强的根本原因，在于革新教育、培养人才。于是他下决心增强教育设施，并从小学教育稳步做起，培养热爱祖国、反抗侵略的新人才”。他说干就干，“个人出资，首先在辽宁省设立三十六所小学，取名新民小学，开展新教育，培养新人才”。
与此同时，张学良亲长东北大学校长之职，倾解私囊，扩建、完善东北大学，大幅度增加教育经费。例如，东北大学一九二六年全年经费为五十一万九千元，一九二九年猛增到一百三十三万元，而且张学良还用乃父遗产先后捐一百八十万元给东北大学作扩充之用，另捐五百万元作“汉卿教育基金”，利用年息七十多万元，充作教师薪水。对此，当事人做了如下回忆：
由于他了解日本帝国主义在觊觎东北，为迅速发展教育，培养人才，他采取了许多有力措施，加速扩建东北大学。他捐助三百万元，更拨发常年经费一百五十万元（当时北京大学常年经费九十万元，清华大学一百二十万元），扩建校舍，充实设备。东北大学校址在沈阳北陵，其规模之大，在国内当时无与伦比。
他尊礼重聘全国名流学者到东北大学讲学。名流如章士钊、罗文干、肖公权、刘士传、傅岳棻，学者如黄侃、林损、曾远乾、曾广源、吴贯因、马宗芗、刘永济等，均曾到东北大学讲学。老数学家冯祖荀，建筑学家梁思成、刘如松，物理学家孙国封等，都曾在东北大学任教。他还设立萃升书院，聘请词章家高步瀛，桐城派王树柟、吴闿生等前来讲学，学术空气，极一时之盛。
张学良办学很注意体育。他单独捐款在东北大学内建造马蹄形新式体育场，当时在国内是仅有的。由于他的提倡，东北体育事业很快发展起来。一九二九年在杭州全国运动会上，东北大学体育系学生如刘长春、姜云龙，哈尔滨的符保卢、孙桂云等崭露头角。刘长春的短跑成绩，保持国内纪录垂二十年。
张学良还选送优秀学生到外国留学。他规定，凡在校学习年限总成绩第一名者，即保送到外国深造。一九二九年，在第一届毕业生中，就选出八名，留学英、美、德。
正当张学良思忖如何开源节流，繁荣东北经济的时候，副官谭海报告：
“总司令，日本驻奉天总领事林久治郎有要事求见。”
张学良闻之一惊，黯然自语：
“他又有什么要事求见呢？”
……