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第一军驻扎山海关，军长张宗昌。作为前直鲁联军总司令，老帅麾下第一大诸侯，此次入关作战又立下大功，全部消灭阎锡山势力，张宗昌作为第一军军长所说不是众望所归但也是毫无异议的。第一军所辖部队除了第1师和第1旅之外，扩编两个步兵旅，按照番号排列为第19和第20步兵旅，第19旅旅长由张宗昌嫡系程国瑞担任旅长，而第20旅出任意料的是由马占山的省防旅扩编而成，而张宗昌升任军长之后，第一师师长由褚玉璞接任，军参谋长由徐祖贻担任。
全军一个步兵师三个步兵旅近七万人马兵强马壮！而且第一军、第一师还有第一旅都是他老张的，这让张宗昌虚荣心得到最大的满足，再加上名义上担任河北省政府主席，可谓里子面子都有了。张学良将第一军军旗授予张宗昌，勉励道：“这次仗打得不错，不过老张你可不能骄傲，后面的可一直惦记着第一的番号呢！”张宗昌高兴地合不拢嘴，看到台下所有军人嫉妒的眼神，第一次感觉到了军人的荣誉感，没有一贯的大大咧咧只是重重的点头。张学良拿起副官捧过来的一柄古朴的汉剑授予张宗昌，“这是军魂剑，代表着民族的先烈披荆斩棘抵御四方蛮夷守护国家的精神，现在授予张军长你，希望你持此剑，秉承先烈的遗志，率领第一军保家卫国，消灭任何来犯之敌！”
第二军驻扎安东一线，军长杨宇霆。虽然没有参加此次的入关作战，但是作为奉军元老，老帅的左膀右臂，又率部驻守东北的东大门让张学良能够放心的入关，显然这一年多来杨宇霆脚踏实地埋头苦干的作风重新打动了总司令，也重获信任。第三师师长由入关作战有功的吴克仁接任，新加入第七旅长何柱国，第17旅旅长丁超、第21旅旅长王握前，吴克仁、何柱国、丁超和王握前都是毕业于日本陆军士官学校，再加上杨宇霆、军参谋长尹凤鸣这两个老牌士官生，第二军将成为新的士官系，更利于军内团结和指挥顺畅。其中21旅是原来于芷山的东边道警备旅加强改编而成。
第三军驻扎锦州，军长孙传芳。作为此次入关作战的功臣，孙传芳的指挥能力受到了全军上下的认可，其独立成军也获得了大家的认可。其嫡系部队从第一师中剥离出来独立编组为一个新编步兵旅第22旅，旅长由其心腹梁鸿恩担任。其他两个新编旅则都是总部派出的军官，第23旅旅长汲绍刚和第24旅旅长乔方也都是毕业于日本陆军士官学校，与孙传芳是前后期的同学。以军为战略作战单位，加强军长的权威，加强军内的团结，是张学良新的建军思路，所以，张学良尽量将出身类似、经历相同、关系不错的将领放在一起，以减少军内的勾心斗角，让他们能够团结一致共抗时艰。至于会不会形成小山头小集体，张学良已经不太在意了，作为领袖控制财权和装备，已经足以形成绝对的控制，不需要再去搞什么上下制衡里外相疑那一套帝王心术了。
第四军军长于学忠。虽然限于资历尊重张宗昌、杨宇霆这些老资格，但其实于学忠才是张学良最信任的统兵大将，第27师由此次顺利平息汤玉麟军事政变立下大功的刘多荃接任，其他两个步兵旅第2、9旅都是于学忠的旧部。张学良将第四军布置在营口到奉天一线，一旦与日本的战争爆发，第四军沿铁路线东进将一举切断日本控制的南满铁路，将部署在铁路沿线的关东军切为两半。
第五军驻扎齐郡，军长王树常。下辖第8、99和新编25、26旅四个步兵旅，原来第三旅被胡毓坤带走作为新编军的基干旅，第99旅旅长吴克仁调任第三师师长，旅长由主力团团长王一民接任，王一民是讲武堂第一期毕业跟张学良是同期同学，之后又留学日本陆军大学，资历非常深厚。第8旅旅长刘翼飞调任魏郡，旅长一职由冯占海接任，新编第25旅和新编第26旅都是由收编的西北军残部加上讲武堂和其他部队调任的军官整编而成，旅长分别由朱鸿勋和荆德文两个出身张学良卫队的将领担任。
第六军驻扎在奉天到吉林一线，军长王瑞华。下辖第2师和第29师，第16、18两个步兵旅，驻扎奉天城的第2师在汤玉麟叛乱中虽有不稳迹象，但是在师长刘伟的镇压下处变不惊及时的消灭了不忠分子赢得了大家的信任，第29师师长由张作相之子张廷枢接任，第18旅旅长邢占清，第16旅旅长江惟仁。
第七军番号授予了孙连仲军，驻扎在胶东半岛，三个步兵旅，第27旅旅长高树勋，第28旅旅长董振堂，第29旅旅长季振同都是孙连仲多年的兄弟，张学良只是派出了炮兵部队、后勤、宣讲和军械军官。直到这一刻，孙连仲等人的心才算是完全放下，终于有了正规编制和名义。
第八军番号授予傅作义领导的晋军，第4师师长商震，第30旅旅长陈长捷，第31旅旅长袁庆曾，独立炮兵团长周玳，独立骑兵团长赵承绶。傅作义感情复杂的看着张学良，看着这个一手覆灭了自己为之奋斗半生的晋军，现在又一手将自己捧到第八军军长位置上。如无傅宜生领军则晋军全部裁撤，这句话也让傅作义成为北方军人羡慕嫉妒恨的头号目标。
张学良将国防军第八军军旗和汉魂剑一一授予傅作义，勉励他道：“岳武穆三十五岁时，驻军鄂州，戮力练兵日夜训阅，之后才能与金兀术决战中原打垮金军主力，傅军长今年也是三十五岁，正是大有为之时，好好干吧！”
第九军由西北军残部改编而成，军长宋哲元。当时在晋南投降时该军的状况极为糟糕，都是西北军各军撤退下来的残部两万多人，编制混乱，最大的一支是张自忠率领的一个师五千多人，粮弹两缺，若不是张学良收留，他们自己都要垮掉了。之后，张学良将被打散的石友三残部也交给宋哲元整顿，再加上国民三军系统的庞炳勋部，这个军里各方面关系可谓盘根错节，这就要看宋哲元的本事能不能理顺了！此次改编，以西北军嫡系编为第32旅旅长张自忠，庞炳勋部改编为第33旅，石友三残部改编为第34旅旅长沈克。
第十军军长由此次在山东击破韩复渠的第三旅旅长胡毓坤升任。第三旅交给刘瀚东，另外加上两个新编旅第35、36旅，旅长分别由此次作战变现出色的两位东北军后起之秀常经武和周福成担任。第十军驻防地域非常广阔，包括燕云郡、雁门郡和太原郡，不过在周边已无大的军阀势力的情况下，只是负责清剿土匪和残兵是没问题的。
第十一军军长荣臻，由留守东北的第4、6和第10三个步兵旅组成。驻防打虎山至通辽一带。
第十二军军长由刚刚卸任的黄显声担任，包括第5、13和14三个老牌步兵旅。驻防在本溪一带。张学良终究还是欣赏黄显声的一片报国热诚，特意任命他为军长，领军作战战场杀敌。
第十三军军长由梁忠甲担任，下辖第11、12和15三个步兵旅，第15旅旅长由赵毅接任。
骑兵军虽然在入关作战中立功不小，但是由于国防军的作战重点将是多山的朝鲜，步兵将发挥更大的作用，所以除了军衔、勋章和奖金，骑兵军编制并没有扩大。只是继续增加拖拉机的装备数量，从苏联进口强壮的顿河战马替换骑兵的蒙古马，进一步增强骑兵军的作战能力。而独立骑兵第七旅在王以哲调任保卫总局之后，经其推荐，由孙立人继任旅长。
国防军野战军部队总计六个步兵师、三十七个步兵旅、七个骑兵旅、一个装甲骑兵旅，再加上十个航空兵联队，海军部队，独立炮兵部队，院校学员、后勤军械等部队，各部满编之后国防军总兵力高达一百二十万人，张作相、刘尚清等人看到了直咂舌。
其实除了上述正规军，兴安屯垦军和松嫩屯垦军也按照张学良的命令按照正规步兵旅的编制改编了十个步兵旅，其中兴安屯垦军编列了六个旅，称为预备一军，松嫩屯垦军编列了四个旅，称为预备二军。预备军还没有装备身管火炮，也没有装备铁牛铁马等机械化装备，但是轻武器和迫击炮与正规作战旅毫无二致，战时只要加强炮兵、工兵等技术兵种就马上称为一支来之能战的大军。
经过两年多的不断努力，张学良终于将原来那支大小军阀混合，纪律散漫，作风疲沓，毫无战斗力的东北军，锻造成为一支数量充实、装备精良、训练有素而且斗志高昂的军队，这支国防军有着完胜日军的装备和火力，张学良相信即使是立即就与日本开战也能取得最终的胜利。有着这支强大的国防军撑腰，张学良可以在外交、军事特别是备战方面不惧日本人的压力，再也不用偷偷摸摸的攒装备。