（二）
除了自己製造武器，在楊宇霆的主持下，奉軍還擁有了自己的空軍和海軍。在北洋軍閥中，張作霖可以說是最早擁有現代軍事意識的軍閥之一，早在第一次世界大戰期間，張作霖就聽說過飛機。中國最早開始建立空軍的是皖係軍閥，在留法回國的航空員姚錫九建議下，向英國購買了一批飛機，但直到討伐張勳的時候才使用到。直皖戰爭以後，張作霖分得了一批，共有4架旅客運輸機和4架偵察教練機，航空專家姚錫九、王立序等也被張作霖請到東北。後來為了發展空軍，張學良又自大沽造船廠等地調來技工趙鴻起等22人。
1921年1月，張作霖設置東三省航空處，委派其參謀長喬賡雲為處長，趙廷緒、章斌為正副主任，並委派了副官、軍需官、軍醫官、書記官、工廠管理員、技工、班長等若幹幹部，分別管理航空處各項事宜。並在奉天東塔以東修建飛機場，以及廠房、倉庫、宿舍、辦公室等，以章斌、莊以臨等為飛行隊骨幹，以孔佳桂、趙鴻起等為機械士。
在第一次直奉戰爭中，直軍用飛機壓製西線的張景惠部，低飛投彈，對西線的奉軍造成了巨大傷亡。在退回東北以後，張作霖決心加快發展東北航空軍，遂任命張學良為東三省航空處總辦。張作霖之所以會選擇張學良管理航空處，是因為張學良素來喜歡飛機，還學習過航空駕駛，據說張學良的駕駛技術不俗，很多航空員都很欽佩他。張學良出任總辦之後，將50餘架飛機編為飛龍、飛虎、飛鵬、飛鷹、飛豹五個航空隊，自兼飛鵬隊長。
在第二次直奉戰爭中，奉軍終於取得勝利，航空軍也發揮了極為重要的作用。1925年，張學良將東三省航空處改組為東北航空處，設立總務處、機械處，以高紀毅出任總務處長，周培炳為機械處長。同年3月，設立航空學校，張學良自兼校長，趙廷緒、王立序等以及法國退役飛行員博賴等十餘人出任教官。因為前兩批飛行員素質都不甚理想，張學良親自從東北軍官訓練班挑選出28名航空兵學員。
這28名航空兵學員被送到法國，有18人進入巴黎的毛蘭納航空學校，餘下的10人則進入法國西南克魯德亞的高龍特航空學校。其中毛蘭納航空學校是法國最優秀的空軍學校，教練機都是毛蘭納工廠自主研發製造的。兩部分學員在畢業之後都獲得了國際航行駕駛證，具備初級駕駛人員資格，又於1926年秋轉入法國南部的依斯特陸軍航空學校訓練。1927年初，這些學員學成歸國，張學良對他們相當重視，將他們的軍銜自準尉提為中尉，還有很多人很快被提升為少校或是中校。
東北空軍的飛機最早是自其他軍閥手中繳獲的，1921年自皖係繳獲8架，1926年自直係繳獲2架，1927年自馮玉祥部繳獲3架，1928年飛豹隊自山東帶回10架。後期則主要是張學良斥巨資從西方國家購得的新式飛機，包括1925年自法國購買10餘架，1926年除再次從法國購入26架外，又自日本購入4架。1930年，自捷克購入40架。同時，美國和法國在1929年各贈送1架飛機。據估計，當東北空軍全盛之際，飛機數量在250架到300架，在當時的中國可以說是獨一無二。
除了空軍，張作霖還決心建立自己的海軍。就是在第一次直奉戰爭期間，吳佩孚曾派海軍巡視秦皇島、葫蘆島一帶，威脅奉係後方，使奉軍對後方始終有所顧忌。到奉軍戰敗時，依附直係的“海籌”“海容”等軍艦自秦皇島轟擊奉軍，張作霖的車都險些被炮彈擊中，使奉軍損失慘重，在夜間行車甚至不敢開燈。待到退回關外，張作霖即任命曾在北京政府中主管海防的沈鴻烈負責組建海軍。
沈鴻烈隨即開始大力招攬人才，將他的同學淩霄、方念祖、謝剛哲等請入東北，創立葫蘆島航警學校（後改稱東三省航警學校、東北航警學校、東北海軍學校等）。以海軍上校淩霄出任校長、以海軍中校方念祖出任教育長、以海軍中校陳華森出任佐理官、以海軍少校戴修鑒出任學監。到第二次直奉戰爭時，沈鴻烈率領東北海軍保障東北“海防無虞”，並擁有“鎮海”“威海”“定海”“飛鵬”四艦。隨後有賴於時任山東督軍的張宗昌相助，沈鴻烈接收渤海艦隊，使東北海軍處於全盛時期。以沈鴻烈為海軍中將司令，海軍少將淩霄轄“海圻”“海琛”“鎮海”“威海”“同安”等軍艦駐泊青島，袁方喬轄“永翔”“楚豫”“江利”“定海”等軍艦駐泊長山島，陸上則設有海軍學校、陸戰隊、造船所、海軍航空隊、海軍醫院等。擁有大小艦隻21艘，總排水量約3.22萬噸，艦隊官兵約3300人。