第二天，警務廳長來見張學良，報告說：“昨天有一姓孫小工到廳報案，說與皇姑屯爆炸有關，他怕日本人前來殺人滅口，請求收容保護。他說：他與另外兩名小工在高麗洋行正在抽白麵兒（毒品），被黑帽子的日本警察抓去，送到了日本的兵營。日本人給他們剃了頭、洗了澡，還給他們一人一套灰製服，押進了一個黑屋子。有一天，天還沒有亮，他們就被蒙上了眼睛，用汽車拉到了高道口的鐵道下麵，讓三個人蹲在地上不許亂動。不大功夫，有一輛火車開了過來，兩聲爆炸，把火車炸下了軌道。日本兵用刺刀逼著他們說：快往南跑，不跑死啦死啦的有。兩名小工撒腿就往南跑，忽聽兩聲慘叫，兩個人都被日本兵用刺刀捅死。他乘著現場混亂，轉頭從北邊逃了出來······”
張學良說：“這件事情很重要。證實炸車案完全由日本人一手製造，他們聲稱是南方的便衣隊幹的，是為了掩蓋真相，嫁禍於人。現在要把姓孫的小工安全的收容起來，以備日後我們和日本人交涉的時候作個證人。”
接著張作霖把藏式毅、劉尚清、袁金凱等人請到大客廳，首先行了個孝子的大禮，語音悲切：“學良不幸，痛遭國仇家恨，感謝諸位效忠先大帥，運籌空城，費盡心機，應付了危險的局麵。措置得當，使強敵未感繼續動手。”大家謙遜地說：“也是勉為其難，怕還有諸多事情，少帥回來，事情就好辦了。”
張學良說：“哪裏。諸事繁雜，今後學良還要仰仗各位。時事如今，我們已是風雨同舟了。”
接著開會，研究張學良反奉之後，奉天的事情該怎麼辦。大家的意見是：還應謹慎從事。張學良說：“是的，我已經返回奉天的事情再是不宜對外聲張，我們先看緊了日本人，看看他們有什麼動靜，也好心中有數，做好防備。等我軍大部回防，盡快做好防禦部署之後，在公開大元帥的事情。”張學良長歎了一聲：“唉！國仇家恨，艱難沉重，這日本人亡我東北之意將要付諸行動了，我們現在萬萬不可再因循守舊，應該把目光放長遠，當放棄成見，致力於團結合作共同對敵才是。”
原來，北平易幟的事情對張學良的觸動很大，為了挫敗日本人使東北脫離中國的企圖，他已經反複考慮過同南京政府合作的問題。方才的話，已經透露此意，隻是時機尚未成熟，不能公開罷了。到了這一年十二月，張學良終於擺脫了楊宇霆以及張作相、張景惠等人的阻撓，毅然宣布東北易幟，在奉天掛上了青天白日旗，這是後話。
張學良就任東北保安司令。六月二十一日，大帥府發出訃告，謂前安國軍大元帥，鎮威上將軍張作霖因傷不治，於六月二十一日逝世。同時大肆吹捧張作霖生平的戰功德政，張作霖的喪事辦得及盡哀榮。日本政府“驚悉噩耗，不勝哀悼”，派遣的要員來到大帥府哀悼······
張作霖皇姑屯被炸得事件震驚了世界，英、美等國輿論對日本屢加指責。關東軍繼續向錦州、山海關出兵的計劃，最終被天皇的“敕令”製止。
後來田中首相因處理“某件重大事件”不當，受到彈劾，田中首相引咎辭職。東京的河本大佐被免職。
但是日本少壯派軍人為首的軍國主義者亡我之心不死。三年後，憾然製造了“九一八”事變。
大帥府辦完了喪事，張作霖被安葬在了奉天城的東南，渾河之陽、鐵背山腳下。由於工程量浩大，耗時很長。“九一八”事變之後日本人把張作霖的靈柩移到了珠林寺，後來，由偽滿“協和會”出麵，將張作霖的遺骸送往黑山安葬。