1931年“九一八”事变爆发前,张学良所统领的奉系东北军在当时中国各地割据一方的地方军事集团当中,论其军事兵力、兵种配备、武器装备、后勤供应、现代化程度等军事实力,均已遥遥领先于各派军事力量,并大大强于驻扎在东北地区“满铁”附属地一带的的日本关东军。然而,由于兵强马壮的东北军奉行不抵抗政策,其在国内各大军事集团中遥遥领先的强大军事实力也就没有了任何的用武之地。
据可靠资料统计,1930年底,张学良所统领的奉系东北军仅陆军就有步兵25个旅,骑兵6个旅,炮兵10个团,总兵力约计40万人。从1925年2月开始,张作霖为强化东北军陆军的战斗力,就曾以高薪聘请德国、日本籍高级军事教练,长期培养训练东北军将士;同时,还采取雇佣养兵的方式,严格管理东北军官兵,使东北军以战斗力优强在当时中国著称。
1930年9月,由于学忠、王树常率领入关的9个精锐旅共计10万人,支援
蒋介石参加中原大战;战后这些精锐部队分驻在平津一带。1931年7月,为讨伐
石友三的反蒋反张战争,
张学良又将东北军的步兵3个旅、炮兵2个团共8万人调进关内,再加上驻山海关的何柱国旅,当时东北军步兵精锐和大部炮兵分布在平津及河北、察哈尔一带。
1929年,中东铁路事件发生后,张学良调集东北军主要军事力量对付苏联。相反,对驻扎在东北地区“满铁”附属地一带的日本关东军则较少考虑防备和应对。所以,当1931年9月18日驻扎在沈阳城内的日本关东军炮击北大营时,东北军许多官兵竟然不知所措。
张作霖、张学良父子十分重视东北军武器装备的配备更新,为此专门投入巨资建立了当时颇为有名的东北兵工厂,生产型号为六五、七九的常规步枪,据说每天步枪的产量可以武装一个营的兵力。而且还可以生产军用载重汽车和16年式的迫击炮。据说,当时东北兵工厂的产品供应东北军已经绰绰有余,并对外出售一部分。
1928年东北易帜前,东北军空军拥有飞机200架,其中战斗机160架,多为从法国和捷克等国购买的新式战机。1929年中东路事件东北空军损失惨重后,张学良痛下决心从法国进口了120架新式战机,总计拥有5个航空兵大队,总装备飞机328架,这在当时的中国也是属于遥遥领先的。