陆军的传统强势兵种是骑兵，虽然骑兵会在热兵器已经普及的现在和即将到来的机械化战争时代里会渐渐落后，但在以后的战争中还是能发挥出一定作用的。所以张学良将以前奉军的骑兵部队整编为五个骑兵旅，每个骑兵旅约有5000兵力，所以东北军在以后战时还能出动两万多的骑兵部队。当然，骑兵部队也需要加强热兵器。张学良命令东北军骑兵总监何柱国抓紧时间实施改革，让东北军的骑兵除了配备马刀和马枪外，还要拥有配应的炮兵部队。
至于空军，这是一个继续发展的军种。空军和海军一样在现代战争中作用巨大，但相对海军而言，耗资较小且建设周期较短。在现代战争中，争夺制空权不管是对于陆战还是海战，都得胜先机的关键所在。丧失制空权的部队，无论地面陆军如何强大，在面对敌军狂轰滥炸时都会损失巨大。东北军的空军虽然在国内是首屈一指的，但比起国外列强则是望尘莫及了。目前东北军的空军部队只有以前张作霖统治时期遗留下来从国外进口的260多架旧式战机，其中战斗机有150多架，主要是从法国和捷克两国购买，飞行员也缺少，共编为五个航空队。东北的兵工厂目前也没有制造飞机的技术，飞机全为购买和列强赠送，或是从战场上缴获的。张学良的第一步是利用现行拥有的老式战机再聘请外国教官训练东北军空军飞行员，同时花钱向列强购买新式战机以装备部队，同时全力发展东北自己的飞机制造工业。等东北军的航空兵越来越强大，飞机越来越多，这五个航空队再升级为航空联队。按照张学良高瞻远瞩得近乎疯狂的设想，东北军起码要拥有5000架飞机才能满足以后对日作战且战胜日本的需求。目标是远大的，道路是遥远的，眼下只能慢慢来，毕竟这事也不能一蹴而就。东北军的空军在这同时也着手组建防空兵部队。至于空军的陆战部队空降兵，眼下纯属鸡肋，既没有资金也必要发展，张学良就此作罢。
东北的海军颇具规模，但想要继续发展，张学良是真的有心无力了，因为海军不但是最烧钱的军种，也是建设周期最长的军种。英国二战海军名将安德鲁布朗坎宁安曾说过“建造一艘战舰只需要三年，但要建设海军的传统则需要三百年”。任何一个海军大国都是经历了数十年甚至上百年的艰难建设而形成的。中国自从郑和下西洋后，就再也不是海军大国了，甲午海战的惨败更加使得中国的海军梦再度折断羽翼。说白了，中国想要重新成为海军大国，必须要花费数十年时间来建设，同时还要参加一系列重大的海上大战，从而才能磨砺出真正的海军，形成中国海军的精神、军魂、荣誉。清末的北洋舰队也只是清廷花巨资买来的一堆艨艟巨舰的组合体，谈不上是拥有自己传统的海军。张学良再怎么“英明神武”，也绝不可能以一己之力就缔造出中国的海军。建设海军，需要天文数字般的巨额资金，还需要漫长的时间。张学良不但没办法建设中国海军的传统，就连中国海军的军舰都没办法建造，因为建造军舰的耗资极其巨大，不但需要建造造船厂和大型船坞，还需要机械设备，更加需要无数的船舶专家、军舰设计专家、造船工人等专业技术人才，这些都不可能一蹴而就。二战期间，最大的战列舰、排水量达7万吨的“大和”号，造价等于12吨黄金的价钱，相当于日本当年全国五分之一的财政收入；排水量2.5万吨的“企业”号中型航母的造价为2500万美元，排水量6.4万吨的“中途岛”号重型航空母舰造价为9000万美元，排水量五万吨的美国“衣阿华”级战列舰的造价达到一亿美元一艘，光是一架舰载机的造价就达到5万至10万美元。张学良要是脑子发昏，去建造航母或战列舰，造不了一艘，整个东北就要破产了。张学良也知道，二战期间的海上霸主是航空母舰，战列舰已经被航母取代了，但他再怎么“高瞻远瞩”，也没办法让中国拥有强大的海军。
海军，此时和后来一直都是东北军最大的软肋。
张学良暂时只能让东北军的海军保持现状，但命令海军方面以现有舰艇为基础，培训海军作战官兵。当然，东北军的海军还有两个发展重点，那就是海军陆战队和岸防部队。东北拥有辽东半岛，毗邻渤海湾，海岸线并不短，防止敌军在东北的海岸线上进行两栖登陆是东北军海军的重要作战职责。无奈的现实让张学良暂时死了创建强大海军的愿望。东北的海军由张作霖、杨宇霆、沈鸿烈所创建，由于东北不具备造舰能力，因此东北海军的舰艇都是从国外购买来的，或者是吞并其他军阀来的。实际上，此时的东北海军就等于是北洋政府海军。东北海军黑龙江江防部队拥有江亨号、江平号、江安号、江通号、利捷号、利绥号、利川号、利济号共8艘炮艇；东北海军渤海海防舰队拥有20多艘舰艇，比较大型的是：用从日本购买的两艘商船进行改装而来的2500吨级的镇海号和威海号（每艘都装备着2门4.7英寸的主炮和4门3英寸口径的副炮）、用从苏俄购买的破冰船进行改装而来的1000吨级的定海号、用从日本购买的旧鱼雷舰进行改装而来的3000吨级的飞鹏号，以及当初被奉系吞并的原属于直系军阀的海圻号巡洋舰（4300吨）、海琛号巡洋舰（3000吨）、肇和号巡洋舰（2600吨）。值得一提的是，海圻号巡洋舰是此时中国最大的巡洋舰，排水量在新中国成立之前仅次于排水量7000吨的定远舰铁甲舰。甲午海战失败后，清政府认识到海军的重要性，因此展开了第二次购买军舰的活动。在这批军舰里，最大的就是海圻号以及它的姊妹舰海天号巡洋舰（海天号于1904年在江苏沿海触礁沉没。海琛号不是海圻号的同级舰，而是德国给清政府建造的另一批巡洋舰）。海圻号巡洋舰的历史十分光荣，清末的时候，它曾代表中国进行了首次环球航行，参加了英王乔治五世的加冕典礼，还拜访了美国，在得知墨西哥和古巴两国境内发生排华运动后，海圻号还开到加勒比海内进行武力震慑，回国的时候，正好辛亥革命爆发，海圻号降下黄龙旗，升起五色旗。随后，命运多舛的海圻号先后落入北洋政府、广州国民党政府、直系军阀手里，最后被张作霖引诱，投靠东北海军，并成为东北海军渤海舰队的旗舰。
除了以上这些较为大型的军舰之外，东北海军还拥有永翔号、楚预号、同安号、华甲号、江泰号军舰，海鹤号、海鸥号、澄海号、海蓬号、海燕号、海骏号炮艇，飞鹰号滑艇、飞鹄号滑艇、飞燕号汽艇等小型舰艇。东北海军舰艇总吨位达3.22万吨，占全国舰艇的76.7%，东北海军官兵人数达3300人，占全国海军的61%，可谓独冠全国。
东北易帜的时候，国民党和国民政府的很多高层要求东北方面交出所有主力军舰，解散东北地方海军，彻底让东北海军收归中央。但蒋介石力排众议，没有要求张学良把东北海军交给南京政府。这是因为当时的中央海军被闽系军阀控制，其余军舰被粤系军阀控制，蒋介石不愿意南方地方军阀的势力太大，宁愿中国海军分裂。东北海军由于实力弱小、条件局限，因此接下来的任务不并是海上作战，而是配合陆军进行岸防作战，同时以此时的军舰为基础，成立东北讲武堂海军学校，培训海军人才，为以后拥有新军舰打好基础。
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