此前张学良曾派人到北平接洽东北易帜事宜，但由于在善后会议中冯玉祥、阎锡山二人认为东北军已失重心，可以一举歼灭，既可报以往之宿怨，亦可平分东北。这时蒋介石又有些犹豫不决，所以蒋介石于十余天中不接见东北军代表，东北军代表等不及，就派人先回东北复命。李宗仁急往见蒋，坚决反对对东北用兵并极力挽留东北军代表。蒋听李说此事后，也立即赶往东北军代表所在地六国饭店与对方晤谈。东北易帜之事遂定。
1928年6月20日，新疆杨增新易帜；7月19日，热河汤玉麟易帜。形势催促张学良早下决心，7月24日，张学良打算通电易帜，但遭到日本的蛮横干涉。张学良迫于日本的压力，只得延期易帜，并于24日以“火急”秘电北平代表，自己是愿意归属中央政府的，只是面对日本压力事不由己。在热河易帜的当天，林久治郎向张学良面交田中首相的警告书，强硬要求东三省“保境安民，观望形势”，坚决反对易帜；同时又表示如南京政府武力压迫东三省，日本愿不惜牺牲，尽力相助，这是明显的军事威胁。
张学良迫于日方压力，推迟易帜，蒋介石十分焦急。7月25日，蒋介石在北京饭店召见奉方驻北平代表王树翰、邢士廉等人。同时派方本仁为其代表去沈阳与张学良协商易帜，又派外交大员去日本疏通。
7月25日，方本仁奉蒋介石之命，随王树翰等到东北见张学良。此前，电张学良不能辞职，要张以自主原则，和日本人周旋到底。关于易帜之事，蒋认为可以从长计议。同日，蒋介石返回南京。张学良随后通知日本驻奉天总领事林久治郎，暂缓悬挂青天白日旗。
就在同一天，日本首相田中义一发表声明不承认中国政府废除不平等条约声明和《临时办法》，并声称必要时采取必要行动，以维护其利益。日本陆相也声称拒不从山东撤兵，以相呼应。26日，张学良致电南京表示坚决服从国民政府。
28日，蒋介石回到南京。30日，英国声明不同意废除旧条约。31日，日本则更加蛮横地要求国民政府撤销《临时办法》，否则，将要对南京国民政府采取措施，以相恫吓。同日，张学良再电蒋介石，仍表示无法很快易帜，必等待时机而后可。
8月4日，张学良见方本仁，提出东三省统一需分三个步骤：（一）停止热河、关内军事行动；（二）东三省政治分会人选，由东三省人员充任；（三）党务指导委员会需东三省之政府同意后成立。然后东北易帜。对南京国民政府还是有所顾虑，方本仁立即将张学良的意思转达蒋介石，蒋介石表示完全同意张学良的各项要求。
日本方面也依然没有放弃对张学良的争取，东北当局拟于8月4日在奉天为张作霖举行丧仪，日本政府闻讯决定派出第一次世界大战期间曾任驻华公使的林权助以特命大使身分前来参加。名义上虽是去参加张作霖的葬礼，但在林出发前，田中外相曾对他详细说明了自己的想法，委托他去说服张学良，停止易帜的打算。田中认为满洲是日本的外围，对日本和朝鲜影响甚大，必须防止共产主义侵入该地区，不能因促进中国统一而牺牲日本在满蒙的权益。必要时候可以放弃在满洲的治外法权作为居住、营业自由的交换条件。
林权助利用张作霖丧仪之机在奉天大肆活动，一再向张学良施加压力。6日，林权助向张学良递交田中首相反对东北易帜，要求实行“自治”的信件；8日，往访张学良，提出严重警告：如不放弃易帜，日本政府决以武力制止，或将发生重大事件。张学良对日本政府的恐吓、威胁进行了坚决的回击。丧仪结束后，张学良于9日在王家桢陪同下前往日本总领事馆答谢。林权助、林久治郎、佐滕安之助三人一起接待。言谈之中，林久治郎多有威胁之语。他说：东省应听从日本之忠告，取观望形势态度，中止对南妥协，否则田中已具决心，当取觉悟之态度，自由行动。
对此，张学良毫不畏惧，明确表示东三省属南京国民政府，自己作为一地方长官无法谈及对外交涉问题。
此后，双方又多有交谈，但终因意见不一，不欢而散。为了应付面临的严峻形势，张学良当日召集东三省保安会、三省议会联合会开会，经讨论决定对日本方面采取拖延的方法，再次推迟易帜。第二天，张学良派代表刘哲通知林权助：易帜延期三个月。林权助总算保住了作为大使的面子，在13日踏上了返回东京的旅途。
此后，形势继续向着有利于易帜的方向发展，蒋介石对东北推迟易帜十分优虑，担心时间拖长情况有变。美国政府也惟恐日本策划东北独立的阴谋得逞，有损于美国在华利益。在这种情况下，美国打算直接参与东北易帜的斡旋。于是，美国驻华公使马克谟，征得南京政府的同意，以赴朝鲜为名，前往沈阳与张学良会面，力劝张要及早换旗，美国方面愿为实现东北换旗作出努力，美国的态度对张学良产生了重大影响。
日本对美国的态度十分关注，林权助曾因美国大使的到来而推迟了回国的日期。在这种形势下，日本政府不得不重新考虑其外交立场。8月中旬，新任满铁理事斋藤良卫赴任，他受命负责根据《山本和张作霖的密约》同奉方进行铁路问题的谈判；9月被日本政府召回的林久治郎开始同张学良谈判日本在南满居住往来自由和商租权问题。27日，林返任抵奉，当即向张学良表示：如果张学良坚持易帜，则必须首先解决满蒙悬案。
到了10月，关于铁路问题仍没有丝毫进展，于是，林权助根据政府要求，开始提出商租权问题。山本满铁总裁也在11月初来到奉天。但是，任何协商都因受到保安会的强烈反对而毫无进展。实际上，林久治郎提出的以撤废东三省治外法权为条件予日人“土地商租权”的要求是被张学良当面回绝的。在此期间，张学良和南京方面的联系进一步发展。
8月13日以后，易帜之事暂时搁置，双方进入加强实质性关系阶段。10月8日，中国国民党中央常务委员会上，依照国民政府组织法，改组国民政府，成立五院，选蒋介石为国民政府主席，这次会议任命张学良为国民政府委员，蒋介石决定公开发表这个消息。同日，蒋介石为推动东北易帜致电张学良：“委员既经发表，应乘此时机，同时更换旗帜，宣言就职。以十七年双十节为兄完成统一之纪念日也。”
这一年双十节易帜虽未能实现，但至此易帜已不可逆转。9日张学良特电表示接受任命，易帜之事没有了结果。张学良机智地利用美英等国牵制日本，在国际上争取同情者。美英法等国抓住日本出兵山东问题不放，一再向其施加压力。在日本国内，在野派不断加强反对田中内阁的活动。到1928年底，田中内阁已经内外交困。不得不放松了干预，至此，现在易帜条件既已成熟，张学良乃于12月29日毅然通电全国，东北易帜。蒋介石即电复表示嘉慰。
这一天上午7时东三省易帜，张学良在省府大礼堂举行易帜典礼，南京国民政府派方本仁监誓。欧美各国领事也均应邀参加，唯独日本领事未到，接着张学良发表讲话。
12月31日，国民政府任命张学良为东北边防司令长官，并将热河省加入东北，成为东四省，张作相、万福麟为副司令官。
东北易帜后，日本政府极为恼火。12月31日傍晚，林久治郎秉承田中义一意旨，拜会张学良，林捶着桌子责难张学良“突然易帜，等于宣告断交。日本方面现在看你的态度，必要时有采取断然措施的可能。”张学良则答以“没法子”，林权助进而逼迫张学良答应日本在满蒙建立铁路的权益，张答以外交属于中央，予以推脱。
东北易帜是张学良一生的两大壮举之一，张学良身为奉系首领的继承人，不及而立之年，能在纷繁复杂的国际国内形势中保持清醒头脑，不畏强权压力坚持易帜，为避免大规模内战做出了贡献。东北易帜也保住了东北集团的地盘和军队，巩固和加强了张学良作为张作霖继承人的地位。东北易帜最大程度上维护了东北人民的利益，得到了东北人民的拥护，也赢得了全国人民的赞誉。除此之外，东北易帜的实现，使蒋介石名义上统一了中国，巩固了南京国民政府的地位。
