西安事变的时候，东北军有25万人，下辖5个军，分别是51军、53军、57军、67军，还有一个骑兵军。另外还有1个105师，这个师下辖三个步兵团，实际上兵力也相当于一个军。
那么国民政府能让这六支部队聚集在一起吗？必然不能，要是他们再闹事怎么办？所以，51军被调去了安徽，后来又去了江苏；53军前往保定；57军和骑兵军暂时留在陕西；67军调往安徽阜阳；105师调往了河南南阳，就这样把他们全都分开了。但仅仅分开还不够，还得继续改编。
1937年3月30日，陈诚开始制定东北军的改编计划。起初计划改编成10个师，后来还是改编成6个军。当时何应钦发布了《分期整理东北军计划大纲》，里面明确提出要纠正过去东北军的封建观念，逐步将其转变为国家武装力量。以前大家都知道东北军姓张，现在可不行了。
结果在改编过程中出了岔子，有个110师的改编出了问题。为什么呢？因为在西安事变以后，110师组成了一个抗日先锋队，口号是打回东北去。但改编的时候，没给他们番号，没有番号就意味着没钱、没粮、没装备，这下部队里的人不干了。
1937年4月30日，当时胡宗南决定以武力解决这个问题。110师也不示弱，说不行就干，开始修筑工事、挖掘战壕。这个时候，东北军高级将领于学忠站了出来，他和110师的干部们谈话，表示放心，肯定会给他们找到编制，这才避免了一场大战。
为了杜绝类似事情再次发生，陈诚后来召开了东北高级军官会议。他说，这次改编的目的是为了日后抗战，像现在这样的编制，打起仗来不好指挥。他说的是事实吗？确实是。
当时东北军的兵力配置极不平衡，有的军只有一个师，有的军却有三个师；有的军装备精良，有的军装备甚至还不如一个师，所以改编非常有必要。陈诚态度十分诚恳，东北军这边也就同意了。最后按照 “二二制” 改编，即每个军有两个师，每个师有两个旅，每个旅有两个团。东北军最终改编为6个军，分别是49军、51军、53军、57军、67军，还有一个骑兵军。
那么这些东北军的结局如何呢？只能用 “惨烈” 二字形容。49军参与淞沪会战，下辖105师和109师。在姚家渡和马木桥阵地与日军血战，109师各级军官伤亡达到三分之二，但109师仍然坚守阵地，直到接到撤退命令才开始后撤。最后，105师损失一半兵力，109师的战斗人员几乎全部牺牲。
51军军长是赫赫有名的于学忠。1938年1月，51军血战离临沂，以2.5万人硬扛日军三个师团4万人的进攻，死守8天8夜。几个月后在台儿庄，51军113师直面日军精锐的板垣师团和矶谷师团。113师的将士抱着必死信念，捆着手榴弹、抱着炸药包，在日军坦克面前冲锋，手拿大刀与日军展开激烈的白刃战，战况极其惨烈。最后51军大部分兵力都在台儿庄折损。
53军是在抗日战场上参加战斗最多的部队之一，先后参加过武汉会战、南昌会战、两次长沙会战，之后又被编入中国远征军，最后还代表国民政府赴越南接受日军投降。
67军在淞沪会战中死守松江三日不退，最后把67军的番号都打没了。军长吴克仁在淞沪会战的战场上壮烈牺牲，最后部队只能缩编为108师。
57军主力112师参加了江阴要塞保卫战，付出了巨大牺牲。后来，这支部队成为了志愿军38军的一部分。就是在朝鲜战场上死守三所里、血战松骨峰的那支部队。
但更让人感慨的是，当时张学良成立了一个叫做抗日同志会的组织，宣传抗日理念。当时同志会的领袖是孙铭久和应德田，他俩口号喊得最响。然而，抗日战争爆发以后，他们投靠汪伪政府做了汉奸。应德田之前还写了一本书，叫做《抗日的理论与实践》，阐述了日本必亡的观点。日本必亡，那怎么还投奔日本呢？真是讽刺！
