孙传芳决定率部退出关外，待休整过后再图南下，但其所部都是关内人，并不想到东北的风刀霜剑里去等待时机，一时间部队里议论纷纷。就在这个时候，从东北传来消息，张作霖在乘坐火车返回东北时被炸，因伤势过重毙命。驻扎在天津方面的直奉军队闻讯惊慌不已，孙传芳遂召集张宗昌、褚玉璞在天津开会商讨后续事宜，结果双方在是战是和的问题上争执不下，始终未能达成一致。天津会议结束之后，孙传芳即率部退守冀东、滦州一带，不久阎锡山便率兵前来收编，孙传芳自知已经没有容身之地，于是趁乱带一队亲信逃出战场，到东北去投靠张学良。
但孙传芳在东北的日子也不好过，在国民政府结束北伐之后，即派人北上劝说张学良易帜。张学良曾就此事与孙传芳商议，孙传芳意在依靠日本，在东北割据，待他日羽翼渐丰再伺机入关。当时奉系将领杨宇霆亦主张反蒋，据说孙传芳与杨宇霆过从甚密。1929年1月10日，张学良杀掉奉系将领杨宇霆、常荫槐，孙传芳闻讯后恐怕殃及自身，遂于翌日潜至大连。自此以后，北洋军阀的历史宣告结束，而直系军阀的历史也就此终结了。