林久治郎不死心，過了一天又派他的夫人到帥府來訪，而此時張作霖的五姨太壽夫人正在極度悲傷中，聽到總領事夫人來訪，馬上梳洗打扮，換上鮮豔的禮服，走進客廳還連聲道歉： “對不起對不起，大帥遇險受了點傷，我剛才在服侍他抽大煙，所以來晚了一點，請原諒!”同時讓副官開香檳舉酒幹杯，一起慶祝大元帥洪福齊天，遇難成祥。臉上一點也看不出悲傷，總領事夫人看不出究竟來，隻好打道回府。
張作霖的日文秘書陶尚銘一直同日本領事館有來往，特別是與日本軍方有聯係。雖然他是否是日本人的探子，大家都不摸底，但為了慎重起見，從那天開始，陶尚銘再也不準進入張公館的內部，所以他也不了解事情經過。
為了將戲做足，劉尚清還在行政公署設宴歡迎林久治郎到任，劉尚清說： “願中日兩國繼續親善，勿因無根之言，致生疑慮。”張學良還沒有回來，劉尚清必須穩住對手。同時，劉尚清等以密電通知張學良火速回奉，主持後事。
張學良臨危不亂，冷靜采取對策。當時張學良正在北京過生日，他接到密電，表情沒有發生任何變化，隻對手下軍官說： “老將被刺殺受了輕傷，你們大家要各守本位。”
同時，張學良迅速找到他的衛隊營營長崔成義，對他說： “你知道大帥遇難了嗎?” 崔成義說：“我真不知道。” 張學良又說： “老將遇難，傷勢情況還不清楚。我決定請你護送我回奉天。沿途敵人可能對我有所不利，一定要嚴加警戒。如果有人詢問我的行蹤，千萬要保密!”
崔成義說： “遵命!”隨後，立即帶領全營官兵做好準備。
6月17日，張學良派劉多荃團分乘兩列火車回沈，張學良就趁機坐進了第一列兵車。他把長發剃光，並換上灰色的士兵服裝，跟衛隊營的士兵坐在一起，而將豪華的專列上的主人間換成了別人。
車到山海關時，機車因為要上水而臨時停車，這時候有三個日本憲兵打聽本列軍車的最高指揮官是誰，士兵回答說是崔營長。日本憲兵就又來見崔成義，詢問列車去奉天幹什麼，崔營長回答奉命移防，回沈陽後另外有任務。他們又問張學良在不在車上，崔成義說不在。就這樣騙過了日本人的眼線。
列車上，張學良一言不發，顯得很嚴肅。當列車經過南滿鐵路交叉點張作霖遇難處時，張學良探身向窗外觀望，神色慘淡，沉默良久。
列車終於到達奉天西邊門車站，張學良的副官譚海先下車查看情況，黃顯聲已經在車站等候迎接。張學良隨即由黃顯聲、譚海二人陪同，不經過車站的站台，而是橫穿鐵道，來到路邊早已準備好的汽車邊，上車就走。
張學良安全返回奉天，奉天的軍政界感到有了主心骨。
當前需要解決的第一個問題是督辦軍務一職，必須立即由張學良接替。
6月18日，奉天各法團會議，公推張學良繼任奉天軍務督辦。為此，正式發表了一個通電，電文稱： “案奉鎮威上將軍銑電開，本上將軍現在病中，所有督辦奉天軍務一職不能兼顧，著派張學良代理，仰即知照，並轉所屬一體知照，等因。奉此，除分行外，合令該員知照。此令。”因為張作霖死亡的消息還沒有公布，張學良隻能暫時以代理的名義出現。
6月19日，張學良在奉天督軍署正式就職，並通告各國領事。張學良發表《就任奉天軍務督辦通電》，公布施政綱領。官商各界紛紛前往拜謁，各國駐奉領事，也同時赴督軍署祝賀。至此，奉天的人心安定，社會穩定。
張學良就任奉天軍務督辦，這個重要問題解決了，就可以順理成章地宣布張作霖的死訊了。
6月21日下午，奉天省長公署正式公布張作霖逝世的消息，同時公布《張作霖遺囑》：“餘不幸歸途遇險，今病勢已篤，殆朝暮間人矣!餘自束發從軍，早自誓以身報國，死生置諸度外。現年已五十有四，死亦非天。惟是救國之誌未遂，不免耿耿耳。今以奉天重任付之學良，望汝善為料理，延聘賢能，修明內政，使人民安居樂業，以慰父老懸懸之望。一麵努力和平，以弭戰禍，促成統一，勿背餘佳日息爭通電之旨。並盼我袍澤同人共體此意，但能遵餘之遺囑，事事以國家人民為重，協力進行，即足征諸同人相愛之誠，餘身雖死，亦瞑目矣。張作霖。”