第105步兵師黃顯聲、唐聚五瀋陽
第106步兵師牛元峰、呂正操溝幫子第120步兵師蘇炳文、王之佑海拉爾
第107步兵師王以哲、戴聯璽瀋陽第121步兵師張殿九、趙維祥扎蘭屯
第122步兵師徐寶珍、竇聯芳牡丹江市
第108步兵師于學忠、康鴻康承德第123步兵師苑崇谷、王德林齊齊哈爾
第109步兵師張宗昌白虎溝第124步兵師萬福麟、韓光弟佳斯木
第110步兵師王樹常、朱鴻勳赤峰第125步兵師梁忠甲、魏長林滿洲里
第111步兵師董英斌、劉桂五唐山獨立第1騎兵旅馬占山、韓述彭黑河
第112步兵師霍守義、黃德興秦皇島獨立第2騎兵旅王南屏、鄭澤生綏化
第113步兵師何立中、方叔洪多倫獨立第3騎兵旅張樹森、白鳳翔通遼獨立第4騎兵旅常堯臣、王鵬舉農安
第114步兵師褚玉璞雙陽獨立第5騎兵旅吳松林、劉啟文克山、拜泉
以上這些軍官的任職名單都是張學良親定的，因為這些人都是「經過歷史證明」的忠誠愛國之人，有些還處在低階官職的歷史著名人物還被張學良親自選拔擢升為高階軍官。這其中的第101至107共7個師為遼寧駐軍；第108至113共6個師為熱河駐軍；第114至119共6個師為吉林駐軍；第120至125共6個師為黑龍江省駐軍。
除了正規部隊，東北軍還有後備部隊——民兵大隊，為東北的軍事後役預備隊，主要有裁軍中裁下的部隊加上地方平民加入而成的，民兵大隊平時除了必要訓練外還組成屯墾軍配合當地農民開墾荒地。
正規部隊其中的第101師是和張學良近衛團一樣由張學良親自指揮領導的絕對「嫡系中的嫡系」部隊，統一裝備東北軍精銳裝備，新式裝備也優先發放，絕對是東北軍中的王牌（其實張學良組建101師也為了防止哪天自己最孤立的時候還有一支隊伍能夠忠於自己掩護自己逃跑保住小命），該師的師長之職由張學良親自擔任，副師長龍雲峰和參謀長楚奇明都是東北軍的新一代青年將領，與國內外各方勢力沒有任何瓜葛，這讓張學良十分放心；而張學良的近衛團名為一個團，實則達到5000之眾，和第101師一樣都是精銳部隊，團長由一向對張學良忠心不二的劉多荃少將擔任。
軍隊的軍銜制度張學良非常熱衷學習德國軍隊，眾所周知，刻板嚴謹的德國人制作出來的東西向來都是最實用的。東北軍軍銜分為三階六等：列兵、三等兵、二等兵、一等兵、上等兵、下士、中士、上士、少尉、中尉、上尉、少校、中校、上校、少將、中將、上將（分為：一級上將、二級上將、特級上將）。但按照國民軍政部的明文規定，張學良的東北邊防部軍政廳最高也就只能將東北軍官兵的軍銜升至上校，將級的升遷必須要聽南京軍政部的了。
軍隊在以後的「現代化建設」（張學良新發明的詞語）中，除了一步步將龐大的陸軍步兵部隊早日實現摩托化甚至機械化之外，張學良同時下令切合實際情況大力發展技術兵種，陸軍大力發展炮兵、裝甲兵、工兵、通訊兵、防化兵、鐵道兵、雷達兵、防空兵以及岸防部隊等，其中的炮兵的發展是重點中的重點，根據相關戰爭陣亡士兵統計，戰爭中80%士兵是死於大炮和飛機之下，而這80%中又有80%是死於大炮之下，所以火炮的的確確是不折不扣的「戰爭之神」。此時張學良接手的東北火炮製造工業基礎還是很不錯的，東北兵工廠規模和生產能力都是亞洲數一數二的，甚至能夠製造240mm重型榴彈炮。張學良計劃將手中的10個炮兵團擴為15個邊防部直屬重炮團，炮兵司令為吳克仁，副司令為鄒作華。至於另一個「陸戰之王」的坦克和裝甲車的發展，張學良也十分青睞，但是無奈資源和資金有限，坦克裝甲車只能延緩發展，目前東北軍擁有的坦克主要還是以當初張作霖向法國等國購買的雷諾-17步兵坦克，數量也就兩三百，大概裝備一個加強裝甲團，張學良知道東北目前想一下子達到能有自行研製和製造坦克還不太現實，但是以後的機械化東北軍肯定要大量裝備坦克裝甲車，暫時只能用這些老式坦克訓練東北的坦克兵了，具體坦克裝備早期還是要向國外購買。
陸軍的傳統兵種——騎兵雖然在熱兵器和即將到來的機械化戰爭時代裡會漸漸落後，在以後的亞洲戰爭中還會繼續發揮作用，所以張學良將以前的東北軍騎兵部隊整編為五個獨立騎兵旅，每個騎兵旅8000人左右，所以東北軍戰時還能出動四萬人的龐大騎兵部隊。
此時東北軍的海軍雖然在張作霖時期由楊宇霆沈鴻烈的初步發展具有雛形，分為黑龍江江防艦隊和渤海灣海防部隊，但是軍艦稀少，排水量也小、擁有大小艦隻21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，其餘還有「海琛」、「鎮海」、「威海」、「同安」、「永翔」、「楚豫」、「江利」、「定海」等戰艦。張學良知道發展海軍是個長期工程並且需要龐大的資金，但是東北軍目前戰略還處於防禦階段加上軍力發展資源有限，所以張學良暫停止發展海軍，但是海軍部隊仍然下令擴充，利用現行擁有的小型軍艦培訓水兵等海軍人員，為以後東北軍海軍擁有大量艦艇做準備。當然海軍還有一個發展重點，那就是海軍陸戰隊。
至於空軍，是一個急需發展的軍種，空軍比起海軍來說作用一樣巨大但是花費較少，張學良可不想讓以後的東北軍沒有喪失制空權被敵軍飛機狂轟濫炸的情況下作戰，目前的東北空軍部隊只有以前張作霖統治時期遺留下來從國外進口的200多架舊式戰機而已，其中戰鬥機150架，東北軍的飛機主要是以前從法國和捷克兩國購買，飛行員也缺少，共5個航空兵隊。