刺殺事件發生後，張作霖和他的部下檢驗了刺客的屍體，發現刺客的腳形有長期穿木屐的明顯特徵。從這一點上分析，張作霖認定刺客是日本人。那麼，是誰想幹掉張作霖呢？
張作霖是奉天的督軍，日本人想在中國發展勢力，應該拉攏張作霖才對，為什麼要去殺他呢？難道這裡面還會有別的玄機嗎？
隨著時間的推移，真相漸漸浮出水面。想要張作霖死的不是別人，正是日本浪人川島浪速。川島浪速是日本侵華政策的積極推動者，早在袁世凱復闢時期，就策劃過滿蒙獨立運動，妄圖把內蒙古東部和整個東北變成日本託管的領土。張作霖和日本人的接觸，引起了日本內部的意見分歧。川島浪速認為，張作霖是實現滿蒙獨立的極大障礙，必須除掉。但其他的反對派認為，實現滿蒙獨立，需要拉攏張作霖。張作霖當上督軍之後，後者佔了上風，川島浪速意識到事情要變質，決定暗殺張作霖，藉此在東北製造混亂，為滿蒙獨立活動創造機會。
日本當局認為，扶持張作霖可以加速實現滿蒙獨立，張作霖是一個可以利用的武器。可張作霖沒有想象的那麼簡單，在他的眼裡，日本人不過是他稱霸東三省的一個工具，甚至是他進軍中原的一塊墊腳石。
從1920年起，兩次直奉戰爭相續爆發。戰後，張作霖的奉系已經完全控制了北洋政府。1927年，張作霖如願以償當上了北洋陸海軍大元帥，成為當時中華民國的最高統治者，他的地盤從東三省擴大到半個中國，張作霖的勢力在那個時期達到了頂峰。
日本人看到張作霖的勢力越來越大，已難以掌控，試圖遏制他。而張作霖卻認為，進軍中原之後，自己的地位和勢力會越來越強大，他要擺脫日本的控制。因此，日張矛盾日趨激化。
1928年，以蔣介石為首的北伐軍勢如破竹，閻錫山、馮玉祥等實力派紛紛響應，吳佩孚、孫傳芳等舊軍閥節節敗退。眼看著北伐軍直逼京津，1928年5月，張作霖迫於形勢發表了息戰通電，希望結束戰爭，和平相處。而實際上，張作霖是想借和平的幌子，來阻止北伐軍前進的步伐。5月12日，國民黨中央會議決定，置之不理繼續北伐。
在這期間，日本人一直在觀望，等待乘虛而入的最好時機。他們已經炮製好了《滿蒙新五路協約》。這個協約的核心內容涉及敦圖鐵路、長大鐵路、吉五鐵路、洮索鐵路和延海鐵路五條鐵路，就是要把這五條鐵路的修築權全權委託給日本人。這五條鐵路向北可以運兵攻打蘇聯，向南可以運送軍資，向東可以連接朝鮮，使朝鮮到東北的運輸時間縮短到一天，是相當重要的戰略鐵路網。一旦被建成，日本人就可以借之完全控制東北。
對於日本人的協約，張作霖左右為難，蔣介石正在北伐，他不得不和日本人籤，但是簽了，東北三省就會淪為日本的殖民地。張作霖是個精明人，最後，他想出個主意，拖著日本人，不說籤也不說不籤，只做口頭承諾。但拖來拖去，日本當局顯得有點不耐煩了。
河本大作，日本關東軍高級參謀，是一個極端的法西斯主義者，決定用武力解決掉張作霖。為達目的，河本大作為張作霖佈下必死陣，他的方案是炸燬張作霖回奉專列火車，炸死張作霖。
河本大作考察了許多鐵路地段，最後選擇了皇姑屯。皇姑屯是個交叉路口，是張作霖回奉必經之處，恰好也是日本關東軍守備之地。
河本大作佈置得非常周密，鐵軌左右都安裝了炸藥，分別裝在30個麻袋裡，偽裝成護路的沙袋。為了確保刺殺行動萬無一失，河本大作還在鐵軌上弄了些手腳，並且準備了刺刀隊，一旦爆炸失敗，刺刀隊衝上去趁亂殺死張作霖。
河本大作認為這樣的安排是天衣無縫了，卻被張作霖的手下意外發現，馬上給張作霖發了電報，上面說：日本鐵路守備隊封鎖了皇姑屯交通口一帶，構築工事，情況異常，請大帥慎行。
看到這封電報後，張作霖考慮放棄火車，改坐汽車，但汽車到奉天有數天的行程，並且有的路段凹凸不平，有的地段並沒有通汽車。張作霖再三考慮，還是決定坐火車，但張作霖沒有按原計劃出發。原定出發日期是1928年6月1日，但那天張作霖並沒有上車，臨時下密令更改行程，但專列依然開往奉天。張作霖在車上安排了五姨太和幾個僕人，用來擾亂日本人的視線。
但是，無論張作霖如何更改出行日期，他的一舉一動都在河本大作的掌控之中。據河本大作口述，他在張作霖身邊安插了兩個線人。6月1日當晚，線人就把張作霖動身日期和車廂號都秘報給了河本大作。
6月3日晚，張作霖坐上專列前往奉天。6月4日5時，火車駛到皇姑屯的時候，日本人引爆了早已裝好的炸藥。只聽一聲巨響，沖天火光閃過後，張作霖所乘的車廂已被炸翻在鐵路旁，黑煙四起。張作霖身受重傷，在被救回大帥府幾個小時後，不治身亡，享年54歲。
皇姑屯事件後，張作霖之子張學良前往奉天，接掌了帥印，穩定了東北的局勢。但對於皇姑屯事件，事後乃至今日，日本官方也沒有公開承認系他們所為。
在清末民初軍閥混戰的亂世，張作霖的一生可謂是成也日本，敗也日本。但不得不說的是，張作霖在生前沒有給過日本一寸土地，哪怕是在他的“王朝”要覆滅時，哪怕在他的生命要終結時，哪怕在協約的一字一畫上，他也沒有把一寸土地給過日本。他一生與日本人巧妙周旋，使《滿蒙新五路協約》等涉及主權問題的密約淪為廢紙，沒有留下任何讓日本人侵佔中國的藉口。
張作霖知道，他是中國人，雖然他是軍閥，但他不會忘本，他怕中國人罵他是賣國賊，他怕丟了一寸土地給異族對不起祖宗。他是東北百姓心中永遠不朽的傳奇。
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