1928年6月4日凌晨5時30分，在京奉鐵路和南滿鐵路的交叉口的三洞橋處，隨著一聲巨響，一列火車被炸得支離破碎，其中一節車廂都只剩下了底盤。爆炸後沒多久，很多人都匆匆忙忙地趕到現場，奉天省長劉尚清也來了，神色很是吃驚，而此時，正在屋頂用望遠鏡觀看的日本駐奉天總領事林久治郎嘴角帶著笑從屋頂上走了下來，這件事，便被稱為皇姑屯事件，火車車廂裡坐的，正是奉系軍閥「東北王」——張作霖！
1927年4月，日本田中義一組閣上臺，為了進一步蠶食中國，日本方面向張作霖強行索要鐵路權，逼迫張作霖解決所謂「滿蒙懸案」，由此，致使東北人民反日情緒高漲，並在9月4日在瀋陽發生了兩萬人的遊行示威活動，在全國的反日浪潮以及張作霖本人強烈的民族意識之下，奉系政府拒絕了日本方面的一系列無理要求，並加以抵制。這樣強橫的態度使得日本方面大為光火。
1928年4月，蔣介石為了擴大自己的地盤，在徐州誓師宣布第二次北伐，此次北伐極其順利，到了5月下旬蔣介石的部隊都已經接近了張作霖所在的京津地區，張作霖見在關內的大勢已去，決定退回到關外，以圖再起。這時的日本方面，怕戰亂波及自身利益並準備趁此機會再次要挾張作霖答應其要求，兩次派遣使者前去談判威脅，但張作霖自持尚有幾十萬軍隊，並未答應日本方面的無理要求，這讓日本方面更加大了要除掉張作霖來獲取在滿洲利益的想法。
此時，日本方面為了威脅張作霖，將關東軍開赴瀋陽、山海關等地，同時關內形勢岌岌可危，蔣介石的部隊馬上就要兵臨城下，奉系內部的張學良，楊宇霆等人也都力勸張作霖回關外。在種種形勢的壓迫下，張作霖決定回到關外，1928年5月30日，張作霖下達總退卻令，並於次日下午在北京懷仁堂與外交使團告別，於6月2日通電全國宣布退出京師。而此時的他，並不知道，在幾百公裡之外的皇姑屯，這有一場陰謀在醞釀。
在距離瀋陽僅一公裡多以外的皇姑屯火車站附近，日軍關東軍參謀河本大作已經在橋洞埋下了三十袋炸藥和一隊衝鋒隊，就等著張作霖的專列經過。儘管在事先張作霖得到了一些密報說日軍近些天動作異常，並為此三次改變了啟程時間以此迷惑外界，但他也沒料到在皇姑屯將迎來殺身之禍。
1928年6月3日晚上，張作霖乘坐汽車趕赴火車站，隨行的有潘復，莫德惠和他的六姨太與兒子張學曾等人，張作霖的專車共22節，曾是慈禧太后的「花車」，他的八十號車廂在最中間，前面還有一輛壓道車做前衛。在6月4日早上行駛至皇姑屯火車站時，張作霖和奉天省長劉尚清揮手並短暫交談，期間張景惠還在此上車。
5時23分，日軍大尉東宮鐵男按下按鈕，一聲巨響之後，張作霖的專列被炸得面目全非，吳俊升被當場炸死，張作霖被炸出三丈多遠，咽喉破裂，他的六姨太被炸掉了腳趾頭。
沒過多久，奉天省長劉尚清便聞訊趕來，組織現場救護，張作霖被抬上了汽車送到了大帥府，但終因醫治無效而死亡。死前張作霖對盧夫人說：「告訴小六子（張學良的乳名），以國家為重，好好地幹吧！我這個臭皮囊不算什麼。叫小六子快回瀋陽。」炸車後不久，日軍就連續製造了奉軍軍車脫軌案和瀋陽炸彈案，企圖引起東北政局混亂。
在得知日軍頻繁調動企圖佔領瀋陽之後，遠在蘭州的張學良便化妝成夥夫，跟隨部隊秘密趕回了瀋陽，到了瀋陽之後，他才得知了父親的死訊。
為了穩定局勢，防止日軍進一步的動作，奉天當局決定對張作霖秘不發喪，發表通電稱：「老帥受輕微傷，精神良好，省城安謐如常。」大帥府還依然燈火輝煌，每天都有醫官按時到帥府上班，也有人按時送去一日三餐。日本方面天天派人請求慰問，都被婉言謝絕，張作霖的五夫人整天濃妝豔抹同日本太太們周旋，奉天也全城戒嚴防止發生騷亂。由於日本方面並不清楚張作霖是否已經死亡，探聽不到奉天方面的虛實，並未敢輕舉妄動。直到6月21日，張學良從蘭州潛回奉天，父死子繼，才對外公布了張作霖的死訊。
正是這件事情，使得日本方面失去了對奉系軍閥的控制，使得張學良在東北易幟這件事上堅定了決心，也使得日本在政府對於軍隊的控制權上出現了問題，而策劃這件事情的田中內閣也最終因此垮臺。