西安事變和平解決后，張學(xué)良被蔣介石扣押。近20萬東北軍群龍無首，在主戰(zhàn)主和問題上發(fā)生嚴(yán)重分歧，最后竟發(fā)展到內(nèi)部殘殺。危急關(guān)頭，中共代表周恩來苦口婆心地多方做工作，才避免了事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。1937年4月到6月，南京政府對東北軍進(jìn)行整訓(xùn)、縮編。整編后的東北軍有6個(gè)軍。

第49軍 1937年10月底，第49軍被調(diào)到淞滬戰(zhàn)場，傷亡慘重。1939年大批日軍猛攻南昌，第49軍軍長劉多荃率部守御松山、萬家埠一線。由于第49軍修水作戰(zhàn)失利，蔣介石借題發(fā)揮，對第49軍大加撻伐，撤換軍官，安插嫡系，第49軍就此名存實(shí)亡。1947年9月，第49軍被調(diào)往東北參加內(nèi)戰(zhàn)，在遼沈戰(zhàn)役中被全殲。

第51軍 1937年8月，第51軍被調(diào)往山東，負(fù)責(zé)海防守備，于學(xué)忠任第3集團(tuán)軍副總司令兼第51軍軍長?？箲?zhàn)期間，第51軍先后參加了徐蚌會(huì)戰(zhàn)、武漢會(huì)戰(zhàn)。解放戰(zhàn)爭時(shí)期，第51軍被改為整編第51師，周毓英任中將師長，駐守棗莊。1947年1月，周毓英率整編第51師向我華東野戰(zhàn)軍投降。

第53軍 “七七事變”后，萬福麟任第1集團(tuán)軍副總司令兼第53軍軍長，負(fù)責(zé)平漢線以北永定河及大清河一線的防守。武漢會(huì)戰(zhàn)后，第53軍奉命休整補(bǔ)充，軍長職務(wù)由周福成接任。1948年11月，周福成在遼沈戰(zhàn)役中率第53軍官兵向我東北野戰(zhàn)軍投誠。

值得一提的是，1937年10月10日，第53軍116師346旅691團(tuán)在華北戰(zhàn)役中與大部隊(duì)失去聯(lián)系后，在團(tuán)長、共產(chǎn)黨員呂正操的帶領(lǐng)下，改編為人民自衛(wèi)軍，在冀中平原打游擊。后來這支部隊(duì)正式編為八路軍序列。

第57軍 1937年11月，繆徵流的第57軍奉命駐防南通、啟東、海門、如皋、靖江一線的江防要點(diǎn)，后參加臺兒莊戰(zhàn)役。1939年2月，第57軍被調(diào)到魯蘇戰(zhàn)區(qū)。1940年9月15日，繆徵流同日軍代表談判，商定了“互不侵犯，共同防共”的秘密協(xié)定，被111師師長常恩多和333旅旅長萬毅得知。常恩多和萬毅都是中共地下黨員，兩人于9月22日晚帶人抄了軍部，繆徵流倉皇出逃。蔣介石趁機(jī)撤銷了第57軍的番號。1942年8月3日，111師一部在常恩多、萬毅率領(lǐng)下，宣布起義，參加八路軍。1945年8月，該部與其他山東的八路軍部隊(duì)組建成“東北挺進(jìn)縱隊(duì)”，在縱隊(duì)司令員萬毅指揮下挺進(jìn)東北。部隊(duì)在解放戰(zhàn)爭中三下江南，四保臨江，血戰(zhàn)四平，參加了遼沈戰(zhàn)役、平津戰(zhàn)役，一直打到海南島。抗美援朝時(shí)又作為38軍的組成部分，在松骨峰戰(zhàn)役中痛殲美軍。

第67軍 1937年8月下旬，吳克仁率第67軍奔赴華北前線的河北大城，后被征調(diào)淞滬戰(zhàn)場。11月9日，吳克仁光榮犧牲，這是抗戰(zhàn)開始后正面戰(zhàn)場上第一位為國捐軀的國民黨軍中將軍長。蔣介石趁機(jī)取消了第67軍的番號，縮編為108師。1940年，108師參與了圍剿新四軍的皖南事變?；春?zhàn)役期間，108師全軍覆沒。

騎兵第2軍 1937年8月下旬，騎兵第2軍調(diào)晉綏前線與日軍作戰(zhàn)。軍長何柱國率騎3師從陜西經(jīng)同蒲路北上，增援大同，歸第18集團(tuán)軍總司令朱德指揮。1946年，騎兵第2軍被改為第96軍，以廖遠(yuǎn)澤為軍長，東北軍騎兵軍名實(shí)全亡。何柱國在抗戰(zhàn)勝利后雙目失明，退役養(yǎng)病，新中國成立后歷任全國政協(xié)委員、常委等職。

1955年，中國人民解放軍第一次授銜時(shí)原東北軍出身的將領(lǐng)有25名被授予將銜，其中上將1人：呂正操；中將1人：萬毅；少將23人：解方、陳銳霆、賈陶、沙克、封永順、趙東寰、于權(quán)伸、趙承金、高存信、李覺、徐明、宋學(xué)飛、金振鐘、張志毅、楊有山、張加洛、羅文、紀(jì)亭榭、管松濤、郭維城、王振乾、江潮、張學(xué)思。