東北軍為民國時期中國唯一海、陸、空編制齊備的軍隊。南滿易幟之後，編為東北邊防軍，納入南京政府軍系統，擁有兵力約三十萬。前身為奉系軍閥張作霖所統率的軍隊，稱為奉軍。
張作霖大帥
1928年底張學良東北易幟之後，奉軍被中央政府改編為國民革命軍東北邊防軍，簡稱“東北軍”，擁有兵力約三十萬。1929年，奉軍被蔣介石改編為東北邊防軍，簡稱“東北軍”，約30萬人，由張學良統轄。
張學良就任東北軍總司令
前身為奉系軍閥張作霖所統率的軍隊，稱為“奉軍“”。辛亥革命之後由東北地區的保安部隊和新軍組成。1920年聯合直系擊敗皖系，勢力擴張到山海關以內。1922年與直系衝突，爆發第一次直奉戰爭，奉軍退回東北。1924年爆發第二次直奉戰爭，直系慘敗，奉軍重新控制北方大部分地區，勢力直逼上海。
東北第一架飛機試航
東北空軍全盛時期（即張作霖統治時期）裝備300多架飛機，共5個航空兵隊。東北空軍的飛機多為購買和列強贈送，或是戰場繳獲的以及東北航空工廠自制，產地主要為法國和捷克兩國。由於東北軍高級將領中瀰漫著武器至上的觀點，張學良亦主張武要保存東北軍實力，文要發展東北大學。中國東北兵工廠有自己製造飛機的技術，有自己的東北中學、東北大學。東北易幟前，東北空軍還有260架左右，其中戰鬥機150架，還有40多架未開封。1931年3月，日本全國共有空軍作戰飛機約300餘架。
1927年張作霖自命中華民國陸海軍大元帥，攝行大總統職責，成為北洋政府的末代統治者。1928年，奉軍被蔣介石、李宗仁、馮玉祥、閻錫山的聯軍打敗，退回東北。1928年6月4日，因一直未回應日本方面政治和經濟的訴求，張作霖乘火車，被日本關東軍行刺，炸成重傷，當日送回奉天官邸後死去，是為“皇姑屯事件”。其子張學良繼任奉軍統帥，於1928年12月29日通電全國，宣稱接受南京國民政府管轄，史稱東北易幟。
炮兵在近代東北軍獨樹一幟，曾稱雄一時，其南征北戰最有力的武器就是被稱作“陸軍之神”的炮兵，東北軍的炮兵之多，武器之精良，直到30年代中期仍是全國最優秀的，連老蔣的中央軍也頗有不如。但隨著張學良的被扣，東北軍瓦解，東北炮兵也被整編而逐漸消失在歷史的長河中。
東北軍建立炮兵是在張作霖的奉軍時期，1912年張作霖的27師組建，當時在編制上有一個炮兵團，團長是張作相，但實際上該團沒有一門炮，只是一群步兵而已，到1917年原28師師長馮德麟參與張勳復辟，被免職，部隊由張作霖接受，這個被接收的28師也有一個炮兵團，這個炮兵團有2營野炮，計24門，這是東北軍擁有成建制的炮兵之始。但由於沒有專門的人才，炮兵在以後幾年也沒發揮多少作業。
在1920年代，中國就有著一艘當時被類分為“飛機母艦”的艦艇“鎮海艦，雖然該艦隻是一艘由商船改裝的舊艦，艦載機也不過是區區一兩架水上飛機，然而在當時世界上，艦載航空力量也剛剛處於萌芽時期，雖說無法與世界列強比肩，但當時分裂對峙，根本談不上具備什麼力量的中國海軍，不僅沒有落後於世界潮流，而且還早早地在實戰中投入了這艘軍艦，從這個意義而言，稱其為中國最早的“航空母艦”也並不為過。
鎮海艦
一戰結束後，張作霖以“拖拉機”的名義從國外進口了12輛法制 雷諾FT-17型坦克
1926年在和直係軍閥吳佩孚的戰鬥中，曾使用這批雷諾坦克，也是中國軍隊第一次使用近代化坦克車輛進行戰鬥的記錄。
918事變後，這些坦克一部分被日軍俘獲、繼續使用；另一部分被張學良帶入關內，並贈送給了蔣介石的南京政府。
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