1928年6月4日早晨5时23分，张作霖的专列经过京奉、南满铁路交叉处的三洞桥时，被事先埋在这里的炸药炸毁，张作霖被炸成重伤，送到沈阳大帅府后不治身亡。

张作霖被炸重伤后，在被随从送往大帅府的车上，一直在问“谁干的，凶手逮住没？”得知是关东军所为后，张作霖狠狠地说了一个字，“打！”关于张作霖的遗言，民间的说法是张作霖让张学良尽快回奉天。

实际情况不是如此，张作霖被送到大帅府后直接送到了府内的小青楼，没多久张作霖就断气了。为了封锁消息，寿夫人成为了大家主心骨，她命理大帅府秘不发丧，直到13天后张学良回到沈阳，才向外界公布张作霖去世的消息。

也许有人会问，自己父亲都去世了，张学良为何等到13天后才回来？张学良的侄子张闾实对此最有发言权，据他回忆，“大伯虽人在天津，可找不到他人。部队都慌了，这时寿夫人立即出来安稳部队，并派人四处去找大伯。”

张学良回到奉天后，除了给父亲操办盛大的葬礼外，暗地里还命人就父亲被炸身亡进行秘密调查，并形成了一份“大份谋杀案”报告。这份报告于2016年曝光，上面收集了张作霖被炸后各方信息汇总，而且是英文版本。

专家研究了这份调查报告后表示，“日本当年发布的稿件，先说爆炸现场发现‘南方人’，暗示爆炸可能与中国南方的革命军有关，后又称现场发现了俄制手榴弹，又使各界引来许多猜想。这份‘调查报告’并没有给出判断，但非常客观。”

张作霖究竟死于何人之手，直到1946年东京大审判才有了最终的结果，日军前陆军省兵工局长、事件的参与者东宫隆吉少将供述，这起事件是关东军高级参谋河本大作大佐一手策划的。

至此，关于张作霖被炸真相，终于水落石出。张作霖不治身亡后，时任日本首相田中义一正在吃饭，得知这一消息他竟然甩掉了手中的筷子，“糟了！陆军干出这种事来，使我们的计划化为泡影。”

而关东军之所以要暗杀张作霖，是因为他们多次与张作霖谈判，希望张作霖能在《东北铁路与满蒙积极政策》上签字，可张作霖每次都不予理睬，这一下子激怒了关东军，结果就有了后来的“皇姑屯事件”。