第一軍駐紮山海關，軍長張宗昌。作為前直魯聯軍總司令，老帥麾下第一大諸侯，此次入關作戰又立下大功，全部消滅閻錫山勢力，張宗昌作為第一軍軍長所說不是眾望所歸但也是毫無異議的。第一軍所轄部隊除了第1師和第1旅之外，擴編兩個步兵旅，按照番號排列為第19和第20步兵旅，第19旅旅長由張宗昌嫡系程國瑞擔任旅長，而第20旅出任意料的是由馬占山的省防旅擴編而成，而張宗昌升任軍長之後，第一師師長由褚玉璞接任，軍參謀長由徐祖貽擔任。
全軍一個步兵師三個步兵旅近七萬人馬兵強馬壯！而且第一軍、第一師還有第一旅都是他老張的，這讓張宗昌虛榮心得到最大的滿足，再加上名義上擔任河北省政府主席，可謂裡子面子都有了。張學良將第一軍軍旗授予張宗昌，勉勵道：“這次仗打得不錯，不過老張你可不能驕傲，後面的可一直惦記著第一的番號呢！”張宗昌高興地合不攏嘴，看到臺下所有軍人嫉妒的眼神，第一次感覺到了軍人的榮譽感，沒有一貫的大大咧咧只是重重的點頭。張學良拿起副官捧過來的一柄古樸的漢劍授予張宗昌，“這是軍魂劍，代表著民族的先烈披荊斬棘抵禦四方蠻夷守護國家的精神，現在授予張軍長你，希望你持此劍，秉承先烈的遺志，率領第一軍保家衛國，消滅任何來犯之敵！”
第二軍駐紮安東一線，軍長楊宇霆。雖然沒有參加此次的入關作戰，但是作為奉軍元老，老帥的左膀右臂，又率部駐守東北的東大門讓張學良能夠放心的入關，顯然這一年多來楊宇霆腳踏實地埋頭苦幹的作風重新打動了總司令，也重獲信任。第三師師長由入關作戰有功的吳克仁接任，新加入第七旅長何柱國，第17旅旅長丁超、第21旅旅長王握前，吳克仁、何柱國、丁超和王握前都是畢業於日本陸軍士官學校，再加上楊宇霆、軍參謀長尹鳳鳴這兩個老牌士官生，第二軍將成為新的士官系，更利於軍內團結和指揮順暢。其中21旅是原來於芷山的東邊道警備旅加強改編而成。
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第三軍駐紮錦州，軍長孫傳芳。作為此次入關作戰的功臣，孫傳芳的指揮能力受到了全軍上下的認可，其獨立成軍也獲得了大家的認可。其嫡系部隊從第一師中剝離出來獨立編組為一個新編步兵旅第22旅，旅長由其心腹梁鴻恩擔任。其他兩個新編旅則都是總部派出的軍官，第23旅旅長汲紹剛和第24旅旅長喬方也都是畢業於日本陸軍士官學校，與孫傳芳是前後期的同學。以軍為戰略作戰單位，加強軍長的權威，加強軍內的團結，是張學良新的建軍思路，所以，張學良儘量將出身類似、經歷相同、關係不錯的將領放在一起，以減少軍內的勾心鬥角，讓他們能夠團結一致共抗時艱。至於會不會形成小山頭小集體，張學良已經不太在意了，作為領袖控制財權和裝備，已經足以形成絕對的控制，不需要再去搞什麼上下制衡裡外相疑那一套帝王心術了。
第四軍軍長于學忠。雖然限於資歷尊重張宗昌、楊宇霆這些老資格，但其實于學忠才是張學良最信任的統兵大將，第27師由此次順利平息湯玉麟軍事政變立下大功的劉多荃接任，其他兩個步兵旅第2、9旅都是於學忠的舊部。張學良將第四軍佈置在營口到奉天一線，一旦與日本的戰爭爆發，第四軍沿鐵路線東進將一舉切斷日本控制的南滿鐵路，將部署在鐵路沿線的關東軍切為兩半。
第五軍駐紮齊郡，軍長王樹常。下轄第8、99和新編25、26旅四個步兵旅，原來第三旅被胡毓坤帶走作為新編軍的基幹旅，第99旅旅長吳克仁調任第三師師長，旅長由主力團團長王一民接任，王一民是講武堂第一期畢業跟張學良是同期同學，之後又留學日本陸軍大學，資歷非常深厚。第8旅旅長劉翼飛調任魏郡，旅長一職由馮佔海接任，新編第25旅和新編第26旅都是由收編的西北軍殘部加上講武堂和其他部隊調任的軍官整編而成，旅長分別由朱鴻勳和荊德文兩個出身張學良衛隊的將領擔任。
第六軍駐紮在奉天到吉林一線，軍長王瑞華。下轄第2師和第29師，第16、18兩個步兵旅，駐紮奉天城的第2師在湯玉麟叛亂中雖有不穩跡象，但是在師長劉偉的鎮壓下處變不驚及時的消滅了不忠分子贏得了大家的信任，第29師師長由張作相之子張廷樞接任，第18旅旅長邢佔清，第16旅旅長江惟仁。
第七軍番號授予了孫連仲軍，駐紮在膠東半島，三個步兵旅，第27旅旅長高樹勳，第28旅旅長董振堂，第29旅旅長季振同都是孫連仲多年的兄弟，張學良只是派出了炮兵部隊、後勤、宣講和軍械軍官。直到這一刻，孫連仲等人的心才算是完全放下，終於有了正規編制和名義。
第八軍番號授予傅作義領導的晉軍，第4師師長商震，第30旅旅長陳長捷，第31旅旅長袁慶曾，獨立炮兵團長周玳，獨立騎兵團長趙承綬。傅作義感情複雜的看著張學良，看著這個一手覆滅了自己為之奮鬥半生的晉軍，現在又一手將自己捧到第八軍軍長位置上。如無傅宜生領軍則晉軍全部裁撤，這句話也讓傅作義成為北方軍人羨慕嫉妒恨的頭號目標。
張學良將國防軍第八軍軍旗和漢魂劍一一授予傅作義，勉勵他道：“嶽武穆三十五歲時，駐軍鄂州，戮力練兵日夜訓閱，之後才能與金兀術決戰中原打垮金軍主力，傅軍長今年也是三十五歲，正是大有為之時，好好幹吧！”
第九軍由西北軍殘部改編而成，軍長宋哲元。當時在晉南投降時該軍的狀況極為糟糕，都是西北軍各軍撤退下來的殘部兩萬多人，編制混亂，最大的一支是張自忠率領的一個師五千多人，糧彈兩缺，若不是張學良收留，他們自己都要垮掉了。之後，張學良將被打散的石友三殘部也交給宋哲元整頓，再加上國民三軍系統的龐炳勳部，這個軍裡各方面關係可謂盤根錯節，這就要看宋哲元的本事能不能理順了！此次改編，以西北軍嫡系編為第32旅旅長張自忠，龐炳勳部改編為第33旅，石友三殘部改編為第34旅旅長沈克。
第十軍軍長由此次在山東擊破韓復渠的第三旅旅長胡毓坤升任。第三旅交給劉瀚東，另外加上兩個新編旅第35、36旅，旅長分別由此次作戰變現出色的兩位東北軍後起之秀常經武和周福成擔任。第十軍駐防地域非常廣闊，包括燕雲郡、雁門郡和太原郡，不過在周邊已無大的軍閥勢力的情況下，只是負責清剿土匪和殘兵是沒問題的。
第十一軍軍長榮臻，由留守東北的第4、6和第10三個步兵旅組成。駐防打虎山至通遼一帶。
第十二軍軍長由剛剛卸任的黃顯聲擔任，包括第5、13和14三個老牌步兵旅。駐防在本溪一帶。張學良終究還是欣賞黃顯聲的一片報國熱誠，特意任命他為軍長，領軍作戰戰場殺敵。
第十三軍軍長由梁忠甲擔任，下轄第11、12和15三個步兵旅，第15旅旅長由趙毅接任。
騎兵軍雖然在入關作戰中立功不小，但是由於國防軍的作戰重點將是多山的朝鮮，步兵將發揮更大的作用，所以除了軍銜、勳章和獎金，騎兵軍編制並沒有擴大。只是繼續增加拖拉機的裝備數量，從蘇聯進口強壯的頓河戰馬替換騎兵的蒙古馬，進一步增強騎兵軍的作戰能力。而獨立騎兵第七旅在王以哲調任保衛總局之後，經其推薦，由孫立人繼任旅長。
國防軍野戰軍部隊總計六個步兵師、三十七個步兵旅、七個騎兵旅、一個裝甲騎兵旅，再加上十個航空兵聯隊，海軍部隊，獨立炮兵部隊，院校學員、後勤軍械等部隊，各部滿編之後國防軍總兵力高達一百二十萬人，張作相、劉尚清等人看到了直咂舌。
其實除了上述正規軍，興安屯墾軍和松嫩屯墾軍也按照張學良的命令按照正規步兵旅的編制改編了十個步兵旅，其中興安屯墾軍編列了六個旅，稱為預備一軍，松嫩屯墾軍編列了四個旅，稱為預備二軍。預備軍還沒有裝備身管火炮，也沒有裝備鐵牛鐵馬等機械化裝備，但是輕武器和迫擊炮與正規作戰旅毫無二致，戰時只要加強炮兵、工兵等技術兵種就馬上稱為一支來之能戰的大軍。
經過兩年多的不斷努力，張學良終於將原來那支大小軍閥混合，紀律散漫，作風疲沓，毫無戰鬥力的東北軍，鍛造成為一支數量充實、裝備精良、訓練有素而且鬥志高昂的軍隊，這支國防軍有著完勝日軍的裝備和火力，張學良相信即使是立即就與日本開戰也能取得最終的勝利。有著這支強大的國防軍撐腰，張學良可以在外交、軍事特別是備戰方面不懼日本人的壓力，再也不用偷偷摸摸的攢裝備。