根据东北方面和南京政府当初的谈判结果，东北军此时拥有20个步兵师和5个骑兵旅的编制。在番号上，东北军比起关内军队也显得很独树一帜，正式番号为：国民革命军陆军第101师至第120师、国民革命军陆军第1骑兵旅至第5骑兵旅。南京政府这样设定的用意是把前100个师的番号用于关内部队，另外，按照协议，东北军每个步兵师拥有4个步兵团，总共是80个步兵团，番号是从“第501步兵团”开始，即“第501步兵团至第580步兵团”；张学良额外又比较“擅自”地建立了“东北边防司令长官公署卫队团”和10个独立炮兵团，前者是他为了加强自己的生命安全，因此在原先卫队营的基础上给自己扩建了一个加强团级的保镖部队，后者则是为了继续保持东北军传统的炮兵优势。虽然这11支部队对南京政府来说都是没有正式番号的“黑户部队”，但南京方面也睁一只眼闭一只眼，毕竟张学良并没有大肆扩军，弄支卫队和几个炮兵团，既算情有可原，也在南京方面的容忍范围内。要知道，此时关内的各路诸侯军阀，无不对南京政府阳奉阴违，个个都巧立名目地大肆扩军，给他一个师的番号，他能扩出一个军的实际兵力来。与那些老油条相比，张学良还算是比较老实了。
东北军陆海空军正式番号编制及主要将领主官的详细名单：
【东北军陆军共包括20个步兵师、5个骑兵旅、1个卫队团、10个独立炮兵团等部队。】
【东北军每个陆军步兵师约1.3万人，东北军陆军步兵部队总兵力约26万人。】
骑兵第1团 团长王永清上校 骑兵第2团 团长吴松林上校
骑兵第3团 团长朱益清上校
骑兵第4团 团长张树森上校 骑兵第5团 团长程志远上校
骑兵第6团 团长李福和上校
骑兵第7团 团长常经武上校 骑兵第8团 团长常尧臣上校
骑兵第9团 团长杨芳春上校
骑兵第10团 团长徐景德上校 骑兵第11团 团长王克镇上校
骑兵第12团 团长王南屏上校
骑兵第13团 骑兵第14团 骑兵第15团
【东北军每个陆军骑兵旅约5000人，东北军陆军骑兵部队总兵力约2.5万人。】
东北军陆军炮兵部队 司令刘多荃少将
独立第1炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长王绍云上校 副团长董汉三中校
独立第2炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长黄永安上校 副团长刘佩苇中校
独立第3炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长谢绪哲上校 副团长杨有山中校
独立第4炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长王和华上校 副团长张志毅中校
独立第5炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长张福山上校 副团长管松涛中校
独立第6炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长汲邵岚上校 副团长何立中中校
独立第7炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长刘翰东上校 副团长张治邦中校
独立第8炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长张思恭上校 副团长涂全胜中校
独立第9炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长朴炳珊上校 副团长沙克中校
独立第10炮兵团（辖3个炮兵营、1个步兵营）团长穆纯昌上校 副团长乔方中校
【东北军每个陆军独立炮兵团包括1000余名炮兵和1000余名护卫步兵、弹药辎重兵等，陆军独立炮兵团部队总兵力约2万人。各个炮兵团平时驻扎在主力师附近，战时协同作战。】
东北边防公署司令长官部卫队团 团长谭海上校 副团长崔成义中校
【卫队团下辖3个卫队营，总兵力约3000人，驻扎沈阳城内，负责保护张学良的安全。】
东北边防军宪兵第1大队（驻辽宁省）大队长 杨鸿基中校
东北边防军宪兵第2大队（驻辽宁省）大队长 祝恩海中校
东北边防军宪兵第3大队（驻辽宁省）大队长 刘景泉中校
东北边防军宪兵第4大队（驻辽宁省）大队长 傅常瑞中校
东北边防军宪兵第5大队（驻吉林省）大队长 张江清中校
东北边防军宪兵第6大队（驻吉林省）大队长 魏海福中校
东北边防军宪兵第7大队（驻热河省）大队长 李润中校
东北边防军宪兵第8大队（驻黑龙江省）大队长 王景有中校
东北边防军宪兵第9大队（驻黑龙江省）大队长 范乃武中校
东北边防军宪兵第10大队（驻黑龙江省）大队长 柴兰芳中校
【东北军每个宪兵大队辖数个中队，每个中队辖数个分队，每个大队约有1000名宪兵，东北军宪兵部队总兵力达1.1万余人，驻扎在重要城镇和各部队附近，负责维持军队的纪律。】
【东北军空军主要分为五个航空队，各航空队名称由张作霖当初所取。】
东北边防军空军司令：张学良上将；副司令：冯庸中将；
参谋长：张焕相少将；副参谋长：乔赓云上校；
空军总务处长：高纪毅少将；副处长皮良恩上校；
空军机械处长：周培炳少将；副处长伊里布上校；
【东北军海军分为海防舰队（渤海）和江防舰队（黑龙江）。】
东北边防军海军司令：张学良上将；副司令：沈鸿烈中将；参谋长：王兆麟少将；
东北海防第1舰队司令：凌霄少将；副司令吴志馨少将；
东北海防第2舰队司令：毛钟才少将；副司令袁方乔少将；
东北江防舰队司令：谢刚哲少将；
东北海军岸防炮兵总指挥：张力声上校；
东北海军陆战队第1大队队长：张赫炎中校；
东北海军陆战队第2大队队长：李润青中校；
东北海军陆战队第3大队队长：尹祚乾中校。
最后还有一个重要机构，那就是东北军的情报机构。张学良十分清楚情报工作的重要性，因此扩大了原先李渤海所负责的“情报机要处”并进行正规化建设。但出于种种方面的原因，张学良也不方便光明正大地建立自己的情报机构，为了掩人耳目，“情报机要处”改头换面，在明面上改为东北政务委员会下辖机构，重组为直接受命于张学良的“东北政务委员会农业调查统计局”，简称“农统局”或“农统”，由李渤海上校和刘忠干上校担任农统局正副局长。
