發生過程：

1928年，國民革命軍「北伐」攻上北京，直指奉軍，奉軍領袖張作霖向南京國民政府通電求和，並於6月3日夜乘火車返回瀋陽。

1928年6月4日凌晨5點30分左右，當張作霖乘坐的火車，行駛至瀋陽西北皇姑屯車站以東南滿鐵路（該路由日本控制）與京奉路交叉處三洞橋（橋上是南滿鐵路，下方是京奉鐵路）時，預先埋設的炸藥在此引爆了。張作霖所座為第八節車，後來公開發表的日軍中尉神田泰之助保留下來的照片顯示，在第八，九，十節車進入橋下時引爆炸藥，使上方橋樑的鋼板下塌，將張作霖專列車廂壓碎，黑龍江督軍吳俊升當場死亡，張作霖被甩出車外受重傷，急救回帥府，9時30分傷重去世，但秘不發喪。其子張學良從前線動身，於6月18日趕回瀋陽，先穩住東北局勢，直到張學良21日繼承父親職務後，才正式公開發喪。

根據直接參與布置暗殺的河本大作自述，日軍獨立守備隊第二大隊的神田泰之助中尉、富田大尉負責勘定地點；工兵中尉隊長桐原貞壽等人裝置電流炸藥；日軍獨立守備隊第四中隊長東宮鐵男大尉負責控制引爆。日本關東軍派自朝鮮軍調遣來的工兵，在鐵路交叉點上，工作6個小時，將120公斤黃色炸藥，分裝在30個麻袋內，裝置在鐵路交叉點橋墩上面的兩處地方，設置了兩道爆炸裝置。在橋墩500米外的望台上設有電線按鈕，以控制觸發爆炸。

歷史影響：

一、日軍拒不承認，戰後公開真相

張作霖死後，東北局勢並未陷入混亂，日本佔領中國東北地區的陰謀一時無法得逞，而日本陸軍省為了避免影響日本的國家形象，反對公布真相，謊稱皇姑屯事件系「南方國民政府便衣隊員」所為。

1946年，遠東國際軍事法庭審理日本戰犯時，將皇姑屯事件視為日本侵華的起點。因為張作霖是當時中國北洋政府首腦，謀殺一國的國家政府首腦理應是違反國際法、是戰爭罪的行為。根據東京審判記錄，田中內閣時期的海相岡田啟介的證詞表明，張作霖一邊接受日軍的援助，其實已經在北京向英美示好，因此被日本陸軍剷除。

二、影響蔣張兩人對日態度

張作霖死後，繼任的張學良不顧日本威脅，繼續和國民政府合作，同年底東北易幟，宣告北伐完成，全國統一。然而日本對華侵略動作不斷，東北地區首當其衝，張學良對日本人既有國仇又有家恨，對於蔣中正的「先安內再攘外」策略雖然配合卻未必心服，雖然不曾以此事作為抗日訴求，但對心理的影響或許也成為日後發動西安事變的潛在因素。