会上提出了各种意见，阴谋设计如何侵吞中国东北，对付张作霖。武藤信义作了专题发言，他说：“满蒙问题除了武力解决外，普通的外交手段是无法奏效的。”在对待满蒙问题上取得了一致意见，其基本方针是：“坚决排除阻挠我国实行对满政策的势力，如有必要，则准备动用武力。”并决定“采取彻底的满蒙政策”，加强对奉系军阀的控制，解决悬而未决的问题。这个悬而未决的问题，就是1915年日本向袁世凯提出的“二十一条”中有关“南满洲及东部内蒙古”问题。后来，田中义一结合这次会议的精神，提出了《对华政策纲领》八项，其第八项写道：“万一动乱波及满蒙，扰乱当地治安，有可能侵害我国在满蒙的特殊地位及权益时，则不论其来自何方，都必须予以防御。而且为了维护此国内外人民安居乐业之地，须有及时采取适当措施之决心。”这里完全暴露了日本企图霸占我国东北及东部内蒙古的狂妄野心。后来的历史，也印证了日本的这个阴谋。
同年8月15日，田中义一首相派森恪政务次官召集日本侵华的首要分子继续举行旅顺会议。外务省政务次官森恪，是田中内阁事实上的中心。
上次会议提出满蒙问题没有解决的原因在于：在铁路附属地和租借地以外，没有土地所有权；商租问题未获解决；交通设施不健全。有鉴于此，这次会议决定，扩大满铁权限，向奉方提出在东北及热河、内蒙等处，建筑吉会、延海、吉五、洮齐、洮索、长大6大铁路的要求，均由满铁承办；所有东三省境内的中国铁路与日本利益相抵触者，一律不许建筑。此外还提出日侨在东北杂居、日方有权开发东北矿产等案。森恪也代表田中表示：“对满蒙问题，用外交解决不了的，除依靠武力外，无解决之途。”会议决定对张作霖施加重大压力，如果仍不就范，即以武力驱逐下台。
对于这两次会议，时任日本驻奉天总领事馆领事的森岛守人写道：“田中外交的特点，主要在于他用积极手段来维护日本在华权益的方针。而对于满蒙则并不只是满足于维护其既得权益，还要求必须保持满蒙的所谓‘静谧’，也就是要绝对确保满蒙的治安，最后只以满蒙的实权人物，为进行交涉的对象，把满蒙从中国本土肢解出来，这就是田中外交的方针。”“把满蒙从中国本土肢解出来”，这是一个资深日本外交官的真实自白。
8月22日，日本驻华公使芳泽谦吉回到北京，次日即将田中义一首相的手函及所赠礼物面交张作霖，并提出所谓“满蒙觉书”，觉书就是备忘录，要求解决满蒙悬案。张作霖假装糊涂地说道：“这些事情我都不很熟悉，以后请与杨宇霆进行谈判。”
芳泽退后，张作霖就在帅府召集会议讨论对策。大家认为，此项交涉应由地方办理，以便留有缓冲余地。
8月27日，杨宇霆访问芳泽谦吉，提出这个问题应该由东北地方当局解决。但是，驻奉天总领事吉田茂盛气凌人，使人难以忍受，奉天省长莫德惠、沈阳交涉员高清和，都不愿意与他见面，希望吉田茂把脾气放好些。但是，芳泽认为，地方当局不能解决问题，仍然主张在北京交涉。
日本提出“满蒙觉书”的消息，迅速地传播开来。东北人民又掀起了反日浪潮。9月4日，沈阳举行10万人的民众反日示威大会，成立了外交后援会。9月7日，吉林各团体要求拒绝满蒙交涉，并表示为此不惜一战。东北人民的反日怒火有力地打击了日本的嚣张气焰。但是，芳泽谦吉怀疑张作霖暗中放火。
9月8日，芳泽谦吉面见张作霖，提出抗议，要求下令制止。
张作霖一面答应去电制止，一面希望日方对“满蒙问题”从缓商谈，以免事态扩大。
9月9日，张作霖在居仁堂接见东方社记者时表示，关于“满蒙问题”，如果日方仅以解决悬案为目的，而不提出新的要求，比较容易解决。东北排日运动，日本政府误会是我指使的，其实这是日方提出“满蒙觉书”后引起的民众运动，我已致电奉天省长严加取缔。张作霖利用群众的反日斗争，又使这个问题拖了下去。
9月9日，杨宇霆与芳泽谦吉举行第二次会谈。芳泽乘机再次指责中国修建打通铁路等，与南满铁路为平行线，是破坏中日签订的条约云云。杨宇霆据理驳斥说：“南满铁路是日方从帝俄手中取得的权利，本以辽东为限。我们在辽西筑路，并不违约。而且中国人民在自己的领土上建筑铁路，日本无权干涉。”这次会谈不欢而散。
此后，东北人民的反日斗争没有停息。9月12日，沈阳日警强迫华警撕去墙头上所贴的“打倒田中内阁”的标语，华警拒不听从，引起一场口角。华警包围上来把这个日警捕送中国警署，后由日本警官领回。由于中国人民反日情绪高涨，日本派兵企图武力制止。
9月19日，杨宇霆和芳泽谦吉举行了第三次会谈。芳泽谦吉请杨宇霆回奉天制止反日运动。并称中国修筑打通、奉海两路，日本坚决反对。杨宇霆解释说，修筑两路主要是军事上原因。南满铁路拒绝为中国运兵。两路告成后，吉林、黑龙江两省军队就可以不经过南满铁路而直达京奉线了。芳泽谦吉要求改为中日合办。杨宇霆说，两路现已告成，没有日本投资或向日本借款的必要。
关于满蒙问题，日本和奉系双方意见悬殊。再加上人民群众的反对，而陷于停顿状态。这是张作霖所希望的，但更让日本人恼羞成怒。
因此，张作霖退出北京之前，日本军部特别是日本关东军，坚决主张“为伸张日本的在满权益，必须使用武力”。关东军司令官村岗长太郎中将决定：“干掉张作霖。”张作霖为防意外，先宣布6月1日启程，后改为2日，最后在3日离京。
张离京前，日本驻北京公使芳泽谦吉到中南海逼张作霖在《日张密约》上签字。张作霖拒不接见，高声大骂：“日本人不够朋友，竟在人家危急时候，掐脖子要好处，我张作霖最讨厌这种方式；我是东北人，东北是我的家乡，祖父母的坟地所在地，我不能出卖东北，以免后代骂我张作霖是卖国贼。我什么也不怕，我这个臭皮囊早就不打算要了！”芳泽在会客厅里坐立不安。
3日晚6时，张作霖乘坐由奉天迫击炮厂厂长沙顿驾驶的在英国定做的黄色大型厚钢板防弹汽车，开往火车站。随行的人员有靳云鹏、潘复、何丰林、刘哲、莫德惠、于国翰、阎泽溥、杨毓殉、张作霖的六姨太太和三儿子张学增、日籍顾问町野和仪我等人。张作霖专车共22节，张作霖乘坐的80号包车在中间，包车厢后是餐车，前边是两节蓝钢车，潘复、刘哲、莫德惠、于国翰等在两节蓝钢车中。专车前面还有一列压道车。
晚8时，专车从北京车站开出。4日清晨，日本驻奉天总领事林久治郎很早就起床，站在自己住的房屋顶上，用望远镜观察三洞桥。5点23分，当张作霖乘坐的专车钻进京奉铁路和南满铁路交叉处的三洞桥时，日本关东军东宫铁男大尉按下电钮，一声巨响，三洞桥中间的一座花岗岩石的桥墩被炸开。桥上的钢轨、桥梁被炸得弯弯曲曲，抛上天空，张作霖的专车被炸得只剩一个底盘。吴俊升被炸得血肉模糊，头顶穿入一个大铁钉，脑浆外溢，当即死亡；张作霖被炸出三丈多远，咽喉破裂；校尉处长温守善被埋在碎木下面；周大文炸破了手；六姨太太炸掉了脚趾头；莫德惠受了伤。
奉天省长刘尚清闻讯赶到现场。张作霖被救至沈阳“大帅府”时已奄奄一息。死前张对卢夫人说：“告诉小六子(张学良的乳名)，以国家为重，好好地干吧！我这个臭皮囊不算什么，叫小六子快回沈阳。”
张作霖专列被炸后，东北政局立呈险兆。6月5日深夜，奉军兵车在锦州、榆关之间脱轨倾覆，京奉路一度中断。10日、12日，奉天城内接连发生投掷炸弹事件。政治流言四起，日本在东北复辟清廷之说甚嚣尘上。同时，关东军云集奉天。举行军事演习，高唱“南满是我们的家乡”。报刊评论说：“观其耀武扬威之情，似有跃跃欲试之心。”
为防止日军乘机举动，奉天当局决定对张作霖之死秘不发丧，发表通电称：主座“身受微伤，精神尚好”，“省城亦安谧如常”。大帅府邸依然灯火通明，“烟霞”阵阵。杜医官每日仍按时到府上班，填写病案。厨房每日三餐仍按时送饭进去，家人一律不啼哭，不穿孝服。日方天天派人“慰问求见”，均被“婉言谢绝”。主持家政的五夫人浓妆艳抹，与前来窥探虚实的日本太太们从容周旋。
同时，奉天当局下令全城戒严以稳定局势，并要求日方严格管束浪人，以免扰乱社会治安。6月11日，奉天省长刘尚清致电南京国民政府，表示愿服从南京政府，悬挂青天白日旗，希望勿对东三省用兵。
由于日军不知张作霖是否毙命，未敢冒然行动。直至张学良潜回东北，就任奉天军务督办之后，才于21日公布张作霖死讯。关东军武装侵略东北的阴谋未能得逞。
张作霖被炸死后，奉系军阀面临着归顺国民政府和日本军国主义阻扰东北易帜的严重斗争。日本少壮派军人炸死了奉系领袖张作霖，极大地伤害了奉系的民族感情，日本军国主义成了他们不共戴天的敌人。摆在奉系面前的只有一条路，就是归顺国民政府。张学良认为：“凭东北一隅，难以抵抗日本的侵略，只有国家的统一，才有希望转弱为强，否则豆剖瓜分的局面，终难幸免。”因此主张息兵，实现中国统一。
1928年6月8日，北伐军和平接收京津。冯玉祥主张乘胜追击并消灭奉军。蒋介石则怕出兵东北，遇到日本人的干涉。只要东北易帜，就不要使用武力，既可以保存实力，更可巩固他在南京国民政府的统治地位。因此，他主张和平解决，并取得阎锡山、李宗仁的支持。