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。】
第101师（驻辽宁省）师长王以哲中将副师长黄显声少将
第501团团长王铁汉上校第502团团长江维仁上校
第503团团长朱继先上校第504团团长王瑞华上校
第102师（驻辽宁省）师长齐恩铭中将副师长董英斌少将
第505团团长姜全我上校第506团团长廖弼臣上校
第507团团长田得胜上校第508团团长王翰臣上校
第103师（驻辽宁省）师长丁春喜中将副师长刘本利少将
第509团团长霍守义上校第510团团长刘震东上校
第511团团长傅铭勋上校第512团团长张鸣九上校
第104师（驻辽宁省）师长刘翼飞中将副师长富占魁少将
第513团团长王茂德上校第514团团长高凤城上校
第515团团长孙兆印上校第516团团长蔡永镇上校
第105师（驻辽宁省）师长高维岳中将副师长黄师岳少将
第517团团长张九卿上校第518团团长李振唐上校
第519团团长富双英上校第520团团长赵维桢上校
第106师（驻辽宁省）师长赵恩臻中将副师长裴春生少将
第521团团长张作舟上校第522团团长应振复上校
第523团团长缪征流上校第524团团长陈玉崑上校
第107师（驻辽宁省）师长王树常中将副师长张延枢少将
第525团团长张东山上校第526团团长马彦福上校
第527团团长齐占九上校第528团团长姚东藩上校
第108师（驻吉林省）师长张海鹏中将副师长徐景隆少将
第529团团长李振声上校第530团团长郑殿升上校
第531团团长牛永福上校第532团团长杨得生上校
第109师（驻吉林省）师长于芷山中将副师长孙德荃少将
第533团团长扈先梅上校第534团团长常恩多上校
第535团团长王绍南上校第536团团长孙鹤喜上校
第110师（驻吉林省）师长丁超中将副师长穆春少将
第537团团长邢占清上校第538团团长刘乃昌上校
第539团团长苑崇谷上校第540团团长刘万魁上校
第111师（驻吉林省）师长李杜中将副师长吉兴少将
第541团团长吴德林上校第542团团长孙洪裕上校
第543团团长李青山上校第544团团长关玉衡上校
第112师（驻黑龙江省）师长梁忠甲中将副师长魏长林少将
第545团团长韩光第上校第556团团长张季翣上校
第547团团长林选青上校第548团团长张殿九上校
第113师（驻黑龙江省）师长胡毓坤中将副师长苏炳文少将
第549团团长范崇古上校第550团团长张毓龙上校
第551团团长赵冠伍上校第552团团长吴德霖上校
第114师（驻黑龙江省）师长王廷桢中将副师长徐永和少将
第553团团长刘伟上校第554团团长徐宝珍上校
第555团团长谢珂上校第556团团长张竞渡上校
第115师（驻黑龙江省）师长巴英额中将副师长赵芷香少将
第557团团长周濂上校第558团团长温其玉上校
第559团团长鹏飞上校第560团团长宋九龄上校
第116师（驻热河省）师长汤玉麟中将副师长富春少将
第561团第562团第563团第564团
第117师（驻热河省）师长董福亭少将副师长汤玉福上校
第565团第566团第567团第568团
第118师（驻热河省）师长张从云少将副师长汤玉铬上校
第569团第570团第571团第572团
第119师（驻热河省）师长崔兴武少将副师长汤玉山上校
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