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。