1931年東北軍陸軍的編制情況大致如下：獨立步兵第7旅 旅長 王以哲 駐沈陽：轄第619、620、621團；獨立步兵第8旅 旅長 丁喜春 駐打虎山：轄第622、623、624團；獨立步兵第9旅 旅長 何柱國 駐山海關(guān)：轄第625、626、627團；獨立步兵第10旅 旅長 劉翼飛 駐興城;轄第628、629、630團；獨立步兵第11旅 旅長 董英斌 駐前所：轄第631、632、633團；獨立步兵第12旅 旅長 張廷樞 駐錦州：轄第634、635、636團；獨立步兵第13旅 旅長 李振唐 駐昌黎：轄第637、638、639團；獨立步兵第14旅 旅長 陳貫群 駐山海關(guān)：轄第640、641、642團；獨立步兵第15旅 旅長 姚東藩 駐高橋：轄第643、644團；獨立步兵第16旅 旅長 繆澄流 駐新立屯：轄第645、646、647團；獨立步兵第17旅 旅長 黃師岳 駐昌圖：轄第648、649、650團；獨立步兵第18旅 旅長 杜繼武 駐大凌河：轄第651、652、653團；獨立步兵第19旅 旅長 孫德荃 駐盤山：轄第654、655團；獨立步兵第20旅 旅長 常經(jīng)武 駐洮南：轄第656、657、658團；獨立步兵第21旅 旅長 趙芷香 駐寧安：轄第659、660團，騎兵第21團；獨立步兵第22旅 旅長 蘇德臣 駐雙城：轄第661、662、663團；獨立步兵第23旅 旅長 李桂林 駐長春：轄第664、665、666團；獨立步兵第24旅 旅長 李杜 駐依蘭：轄第667、668、699團；獨立步兵第25旅 旅長 張作舟 駐永吉：第670、671、672團；獨立步兵第26旅 旅長 邢占清 駐哈爾濱：轄第673、674、675團；獨立步兵第27旅 旅長 吉興 駐延吉：轄第676、677、678團；獨立步兵第28旅 旅長 丁超 駐長春：轄第679、680、681團；獨立步兵第29旅 旅長 王永盛 駐龍江：轄第683、684、685團；獨立步兵第30旅 旅長 于兆麟 駐八面城：轄第686、687、688團；獨立步兵第31旅 旅長 富春 駐圍場：轄第689、690團；第36師 師長 湯玉麟(兼)；第106旅 旅長 張從云 駐水源：轄第211、212團；第107旅 旅長 董福亭 駐凌源：轄第213、214團；第108旅 旅長 劉延春 駐隆化：轄第215、216團；吉林自衛(wèi)團（即第682團） 團長 馮占海 駐永吉；獨立騎兵第3旅 旅長 張樹森 駐哈爾套街：轄騎兵第39、40、41團；獨立騎兵第4旅 旅長 郭希鵬 駐通遼；轄騎兵第42、43、44團；獨立騎兵第5旅 旅長 李福和 駐撫寧：轄騎兵第45、46團；獨立騎兵第6旅 旅長 白鳳翔 駐榆關(guān)：轄騎兵第47、48團；獨立騎兵第7旅 旅長 常堯臣 駐長嶺：轄騎兵第49、50、51團；獨立騎兵第8旅 旅長 程志遠 駐滿洲里：轄騎兵第52、53、54團；獨立騎兵第1師 師長 張誠德：轄第1、2團；黑龍江騎兵獨立團 團長 吳松村 駐克山：轄第1、2團（即騎兵第55團）；獨立炮兵第6旅 旅長 王和華 駐北鎮(zhèn)、錦縣：轄炮兵第11、12、13團；獨立炮兵第7旅 旅長 喬方 駐山海關(guān)、北鎮(zhèn)；轄炮兵第14、15、16團；獨立炮兵第8旅 旅長 劉翰東 駐錦縣：轄炮兵第17、18團；獨立炮兵第19團 團長 穆純昌 駐長春；獨立炮兵第20團 團長 樸炳珊 駐泰安；獨立工兵第11團 團長 杜維綱 駐義縣；獨立工兵第11營 營長 佟榮甫 駐永吉；獨立工兵第12營 營長 劉潤川 駐龍江；輜重干部教導(dǎo)隊 隊長 牛元峰 駐新民；戰(zhàn)車隊（坦克營） 隊長 李振遠；鐵甲車隊 隊長 曹曜章 駐溝幫子；通信大隊 隊長 李振 駐溝幫子交通旅 旅長 蔣斌；探照燈隊 隊長 金忠山；軍樂隊；第1隊 隊長 黃繼德；第2隊 隊長 張鳳歧；衛(wèi)隊統(tǒng)帶部 統(tǒng)帶 劉多荃 沈陽；參謀長 王秉鉞；衛(wèi)戍隊 隊長 譚海；步兵總隊 隊長 戴聯(lián)璽；第1隊 隊長 杜長齡；第2隊 隊長 汲紹剛；第3隊 隊長 榮子恒；興安屯墾公署：督辦公署 督辦 鄒作華 駐洮安；屯墾軍統(tǒng)帶部 統(tǒng)帶 苑崇谷；第1團 團長 苑崇谷（兼） 駐索倫；第2團 團長 張毓龍 駐葛根廟；第3團 團長 趙冠五（關(guān)玉衡代） 駐蘇鄂公府；省防軍：黑龍江陸軍第1旅 旅長 張殿九 駐扎蘭屯 轄第2、3、6團；黑龍江陸軍第2旅 旅長 蘇炳文 駐海拉爾 轄第1、4團；黑龍江陸軍第3旅 旅長 馬占山 駐黑河：轄第5團、騎兵團；衛(wèi)隊團 團長 徐寶珍 駐龍江；獨立騎兵第9旅 旅長 崔興武 駐開魯轄第56、57、58團：獨立騎兵第10旅 旅長 石文華 駐赤峰轄第59、60、61團。

東北空軍全盛時期（即張作霖統(tǒng)治時期）裝備飛機300架，共5個航空兵隊。由于東北軍高級將領(lǐng)中彌漫著武器至上的觀點，中國東北兵工廠有自己制造飛機的技術(shù)，飛機除了購買和西方列強贈送以及戰(zhàn)場上繳獲的之外，東北軍自己制造的戰(zhàn)斗機很有特點，戰(zhàn)斗機被稱為遼F1式，為雙翼型，它吸收了德國和法國戰(zhàn)斗機的優(yōu)點，當時算是比較先進的，機型為雙翼型，裝備有兩挺劉易斯航空機槍。輕型轟炸機稱“遼FHl式”，可載4枚50千克的航空炸彈；中型轟炸機稱“遼H1式”，每架轟炸機有2名飛行員，2挺機槍，可載4枚100千克的航空炸彈，飛機航程比較遠，是東北自制飛機中技術(shù)含量最高、制造難度最大的飛機，價格比較昂貴，制造困難，因此僅有10架。當然，這些高端技術(shù)的應(yīng)用，也提高了奉系軍閥的軍事地位。在1931年“九一八”事變爆發(fā)時，張學(xué)良按照***不抵抗的命令，指示“空軍官兵不得擅自行動”，未遇一兵一卒的抵抗就沖進東塔機場，東北空軍262余架飛機落入敵手，其中有英制維梅型轟炸機，法制布萊蓋型、波太型、高德隆型轟炸機，德制容克型偵察轟炸機，日制甲式戰(zhàn)斗機和八八式偵察機。還有剛剛從捷克斯洛伐克等國進口尚未啟封安裝的40架新飛機。經(jīng)營10余年的東北空軍，一夜之間成了***不抵抗政策的犧牲品。東北海軍擁有大小艦只27艘，3.22萬噸，艦隊官兵3300人。主力艦“海圻”號為當時中國最大的巡洋艦，其余還有“海琛”、“鎮(zhèn)海”、“威?！?、“同安”、“永翔”、“楚豫”、“江利”、“定海”等戰(zhàn)艦。東北海軍全盛時期，“擁有大小艦只27艘，約32200余噸，當時全國軍艦只有42000噸，東北就占76.7%，東北海軍官兵有3300人，全國海軍約有5400人，東北就占61%”。東北海軍的絕對優(yōu)勢，一方面，使奉系軍閥在軍閥混戰(zhàn)中屢屢獲勝；另一方面，作為一支現(xiàn)代化的海軍，東北海軍的建立不僅填補了近代東北地區(qū)無海軍的空白，更促進了東北軍事的近代化。