1928年6月4日淩晨，一趟由北京開往奉天的列車此時剛剛經過皇姑屯車站，有“東北王”之稱的張作霖正坐在這趟列車上。這趟列車是從國外訂購的，是政府要員的專列，共22節車廂，張作霖坐在第三節。隨行的人員有靳雲鵬、潘複、何豐林、劉哲、莫德惠、吳俊升、周大文、溫守善、於國翰、閻澤溥、楊毓殉、張作霖的六姨太和三兒子張學增，另外還有一位日籍顧問。在這趟列車的前麵還有一列壓道車。
當張作霖乘坐的專列駛入陸橋時，突然一聲巨響，橋中間的一座花崗岩的橋墩被炸開了，橋上的鋼軌、橋梁被炸得彎彎曲曲，拋上天空。張作霖的專車被炸得粉碎，隻剩一個底盤。脫軌的列車前半段繼續向前衝了200多米後傾覆。後一半則著起了火。當時，大火熊熊，濃煙四起，周圍一片呻吟和求救聲。受傷者東奔西走，亂成一團。張作霖的車廂內更是慘不忍睹，血肉橫飛。吳俊升的頭頂射進一個大鐵釘，腦漿外溢，當場死亡；張作霖被炸出三丈多遠，咽喉破裂；周大文炸破了手；六姨太被炸掉了腳趾頭；莫德惠受了傷。校尉處長溫守善被埋在碎木下麵，他醒來後馬上想到張作霖，於是不顧自己的疼痛爬到張作霖的麵前。看著咽喉往外冒血的張作霖，溫守善用手絹把張作霖的傷口堵上，然後和張學增把張作霖抬到汽車上。
當時，張作霖還能說話，他還問：“凶手逮住了嗎？哪裏的？”
之後，張作霖被眾人抬進大帥府。這時的他渾身是血，而且血還從脖子裏往外流。張作霖的私人醫生也很快趕到，大家用盡一切辦法止血，最終張作霖因失血過多而死。臨死前他還告訴六夫人：“告訴小六子（張學良的乳名）以國家為重，好好地幹吧！我這臭皮囊不算什麼，叫小六子快回沈陽。”
為了防止日軍趁機有所行動，所以奉天當局封鎖了張作霖被炸身亡的消息，同時讓張學良趕回沈陽商議後事。6月6日，奉天當局發表通電：“主座由京回奉，路經皇姑屯東南滿鐵道，橋梁發生爆炸，傷數人，主座亦身受微傷，精神尚好……”情況不明，日本人也不敢貿然行動。
為封鎖張作霖去世的消息，大帥府內依然燈火通明，“張作霖”身纏繃帶躺在床上。杜醫生每天都來給“張作霖”檢查病情。廚房那邊每天一日三餐為張作霖做著飯。官員們像平常那樣接待不懷好意的日本人。五夫人照舊一身豔服地與前來“慰問”的日本太太們周旋。
張學良得知張作霖已故消息時，悲慟萬分，但馬上就平靜下來。6月18日上午10點左右，張學良所乘坐的車到達沈陽。他先是到好友伊雅格家中，直到夜裏才回到帥府。
為防止事態惡化，唯恐奉軍內部出現矛盾，張學良在奉係元老們的認可下偽造了一份張作霖的遺囑，成為奉軍代理統帥。
6月19日，張作霖的死訊才被公布。次日，張學良任奉天軍務督辦。
張學良執掌東北大權後，國民黨元老勸他加入到中央，統一中華民國。而日本政府卻一個勁地阻止張學良投向南京國民政府。
最終，張學良在大帥府發出通電：“遵守三民主義，服從國民政府，改易旗幟。”
第二日，張學良就被國民政府任命為東北邊防軍司令長官，改奉、吉、黑、熱四省督辦為省政府主席。
1875年出生的張作霖，在16歲時就成為土匪頭目，打家劫舍。1902年，張作霖接受了清朝的收編，成為清軍管帶。辛亥革命後，張作霖成為奉天省的統治者。但是日本人為達成自己分裂中國的險惡用心，策劃“滿蒙獨立”，實質上是把這裏變為日本的殖民地。可是要實現這一不可告人的目的，必須鏟除張作霖，他們最後決定采取暗殺的行為。
1916年5月，日本人土井少將接到密令“除掉張作霖”，於是便馬上抵達奉天，和日本浪人伊達順之助、三村預備上校等人一起等待時機。
5月27日，張作霖率部下湯玉麟等人一起去車站為日本天皇之弟閑院宮載仁親王送行時經過小西邊門，突遭襲擊。當時暗殺者錯把湯玉麟當成了張作霖。由於炸彈投偏，所以湯玉麟隻是略受小傷，後麵的士兵中有五六人當場死亡。而坐在後麵馬車上的張作霖完好無損，他很機智地穿了衛兵的衣服，在隊伍的保護下，穿過胡同繞道而行，準備回將軍府。