1928年6月4日清晨5時許，張作霖在瀋陽皇姑屯被炸成重傷，送回大帥府後不治身亡。6月23日，東三省軍民聯合會議，這是一場事關東三省無數人命運的會議。會議上討論通過恢復東三省保安總司令的頭銜。

究竟誰來擔任這個保安總司令呢？包括張學良、楊宇霆等人在內認爲張作相最有資格。張作相和張作霖是結拜兄弟，此人年少家境貧寒，當過泥瓦匠。1901年，張作相打死了族兄仇人被迫投身綠林。

張作相落草爲寇不久，他帶着二三十人投奔了張作霖。張作相和張作霖兩人名字只差一字，這只是巧合。張作霖對張作相非常信任，多次患難之交後，兩人結爲兄弟。當張作霖所部改爲奉天陸軍第27師，張作相出任奉天陸軍第27師師長。1919年初，升任東三省巡閱使署總參謀長兼衛隊旅旅長、奉天警備總司令，並代理奉天陸軍27師師長。

郭松齡反叛失敗後，張作霖決定將所有倒戈反叛將領一律槍決。張作相表示反對，認爲只要處死郭松齡夫婦都可以了，張作霖最終採納了他的意見。此事過後，張作相在奉軍的威望非常之高，如果由他擔任下一任“東北王”，奉軍將領不會有多大意見。

然而，張作相直接拒絕了，先後三次退回了張學良派人送來的“東三省議會聯合會”公推書和印信。張作相向奉軍將領多次表示，“老帥已逝，子承父業，順理成章，自己將全力輔佐之。”張作相無條件支持張學良，他私下來到說服奉軍軍政要員，最終使得大家一舉支持張學良。

當張學良決定“東北易幟”時，張作相又堅定地站在他這一邊。張作相對張學良說：“小六子（張學良的乳名），你放手去幹，我會支持你的。在公的方面，如果我不服從你的命令，你只管拿軍法來辦爲；可是私底下你是我的侄兒，如果你不好好地幹，我會在沒人的時候，打你的耳光。”

然而，張學良最終還是辜負了張作相的期望。1931年“九一八”事變發生時，張作相正在家鄉處理父親喪事。事變後，張作相立即前往北平與張學良商討對策，南京方面則任命張作相代理東北邊防司令長官，遭到拒絕。

1933年，張作相出任國民政府軍事委員會北平分會委員。熱河失守後，張學良被迫下野，張作相則憤怒辭職，從此隱居天津。閒居天津期間，任憑日本人如何拉攏，張作相就是不爲所動。解放戰爭時期，張作相多次拒絕蔣介石的邀請出山。1949年4月19日，張作相因突發腦溢血去世，享年68歲。