考慮到將來日本軍部有可能追查責(zé)任，河本還事先就偽造好一個(gè)假現(xiàn)場(chǎng)。他們收買了兩名中國(guó)無業(yè)游民，將事先準(zhǔn)備好的栽贓信件交給他們，然后帶他們到三洞橋現(xiàn)場(chǎng)，在每一個(gè)人身上放了兩枚蘇制炸彈后將他們活活刺死。以后，日本人據(jù)此造謠，稱皇姑屯事件系由南京進(jìn)行北伐的國(guó)民革命軍所為。

　　張作霖在返回關(guān)外前幾天，曾接到奉天憲兵司令齊恩銘密電，稱奉天“老道口，日方近日來不許行人通過，請(qǐng)防備?！雹軓堊髁?fù)?dān)心自己的安全，遂“故布疑陣”，先是宣布6月1日返回奉天，后又改在2日，最后3日才離開北京。

　　2日，張作霖發(fā)表通電，聲稱：“二十年膺茲艱巨，本為救國(guó)而來，今救國(guó)之志愿未償，決不忍窮兵黷武，爰整飭所部退出京師。所有中央政務(wù)暫交國(guó)務(wù)院攝理，軍務(wù)歸各軍團(tuán)長(zhǎng)分別負(fù)責(zé)，此后政治問題，悉聽國(guó)民裁決?！雹荼磉_(dá)了一副悲天憫人的愛民姿態(tài)。

　　離京前夕， 日本駐京公使芳澤謙吉曾要求張作霖在一個(gè)密約上簽字，張作霖拒不接見。張作霖在辦公廳高聲叫罵：“日本人不夠朋友，竟在人家危急時(shí)候，掐脖子要好處，我張作霖最討厭這種辦法，我是東北人，東北是我的家鄉(xiāng)，祖宗父母的墳?zāi)顾诘?，我不能出賣東北，以免后代罵我張作霖是賣國(guó)賊。我什么也不怕，我這個(gè)臭皮囊早就不打算要了?！雹?/p>

　　6月3日1時(shí)15分，在壓道車的前引下，張作霖專車由北京開出。京奉沿線，三步一崗，五步一哨，戒備森嚴(yán)。張作霖坐的包車是當(dāng)年慈禧太后用的花車，包括前后車頭共20節(jié)。與張作霖一起乘車的有靳雲(yún)鵬、潘復(fù)、何豐林、劉哲、莫德惠、于國(guó)翰、閻澤博、張作霖的六太太和三公子張學(xué)曾、 日本顧問町野武馬和儀我誠(chéng)也等人，加上大帥府人員和衛(wèi)隊(duì)。一行可謂浩浩蕩蕩。到達(dá)天津時(shí)，潘復(fù)、靳雲(yún)鵬、町野武馬等人下車。午后，專列抵達(dá)山海關(guān)，專程來歡迎張作霖的黑龍江省督軍吳俊升上車陪同張作霖返奉。

　　當(dāng)河本接到在新民偵察的神田泰之助和武田丈夫報(bào)告張作霖專列到達(dá)后，曾因?yàn)榱熊嚨竭_(dá)三洞橋時(shí)天已大亮，暗殺計(jì)劃有可能暴露而猶豫。但在征求部下意見后，河本最終下定決心干掉張作霖。

　　6月4日晨5時(shí)30分，當(dāng)張作霖專列轟鳴著穿過三洞橋的瞬間，東宮鐵男按下了電鈕。強(qiáng)烈的爆炸聲中，陸橋被炸塌，專列的四節(jié)車廂被炸毀，黑龍江督軍吳俊升當(dāng)場(chǎng)被炸死，張作霖身受重傷。聞?dòng)嵹s到的奉天憲兵司令齊恩銘，急令將張作霖抬到自己的車上駛回大元帥府。當(dāng)天上午9時(shí)30分，一代梟雄張作霖不治斃命。

　　本來， 日本關(guān)東軍制造皇姑屯事件的真正用意，并不只是要干掉張作霖，而是要借張作霖突然死亡、東北軍群龍無首之際，挑起社會(huì)動(dòng)亂，然后乘亂出兵，以武力徹底解決滿洲問題。

　　為了達(dá)到這一目的，在皇姑屯爆炸后，日本關(guān)東軍挑動(dòng)日本僑民在奉天城內(nèi)幾處引爆炸彈，制造動(dòng)蕩局面，以便給日本出兵尋找借口。

　　張作霖被炸死后，為穩(wěn)定局勢(shì)，東北當(dāng)局一面秘不發(fā)喪，對(duì)外電稱：“府座回奉，車經(jīng)南滿路老道口，忽有炸彈爆發(fā)，極峰受有微傷，精神尚好。同行諸公，亦有受傷者?！雹咭幻媪⒓磳?shí)情電告在北京的張學(xué)良。張學(xué)良立即化裝潛回沈陽，主持東北大局。隨后，東北當(dāng)局才發(fā)布張作霖去世消息，宣稱：“張大元帥雨亭公于六月二十一日子時(shí)薨逝。”⑧這一安排極為沉穩(wěn)、機(jī)智，使日本關(guān)東軍由于不知確切消息而喪失了擴(kuò)大動(dòng)亂進(jìn)而出兵占領(lǐng)東北的機(jī)會(huì)。

　　隨著報(bào)紙的不斷披露，皇姑屯事件的真相慢慢為人所知。關(guān)東軍從此事件中沒有得到好處，反而成為國(guó)內(nèi)外的眾矢之的。日本政界圍繞著此事件，對(duì)田中內(nèi)閣形成巨大壓力。9月22日，田中首相不得不指示，由各方代表組成“炸死張作霖事件特別調(diào)查委員會(huì)”，搜集情報(bào)和證據(jù)。然而，日本政界對(duì)于事件真相的態(tài)度極為矛盾，元老西園寺公望強(qiáng)烈要求田中首相嚴(yán)懲肇事者，而軍界要人則以公布真相會(huì)損害日本軍隊(duì)聲譽(yù)為由極力主張淡化處理。田中內(nèi)閣意見也不一致，最終導(dǎo)致田中內(nèi)閣于1929年7月1日倒臺(tái)。

　　7月1日當(dāng)天，日本軍部宣布給關(guān)東軍高級(jí)參謀河本大作大佐停職處分，給關(guān)東軍參謀長(zhǎng)齋滕恒少將及獨(dú)立守備隊(duì)司令官水町竹三少將警告處分，關(guān)東軍司令官村岡長(zhǎng)太郎中將編入預(yù)備役，另派英太郎中將接任關(guān)東軍司令官。但宣布這一處分決定時(shí)，日本政府仍然聲稱皇姑屯事件與日本關(guān)東軍無關(guān)，只是由于關(guān)東軍警備大意造成的。顯然，日本政府是有意包庇關(guān)東軍所作所為。

　　皇姑屯事件后，東北局勢(shì)變得復(fù)雜起來，張學(xué)良主持東北大局不久，就宣布東北易幟，接受國(guó)民政府的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，從而粉碎了日本妄圖分裂東北的陰謀。