1925年奉军内发生郭松龄叛变的事情。郭松龄部被打败后，有人主张将郭的下属重要官员一律杀掉，以儆效尤。张作相以哭相谏，保住了这些人的性命。以后这些人在东北军进关和西安事变中都成为东北军的中、高级将领和骨干。
1927年，任“安国军”第五军团长，次年依附国民党，改任吉林省政府主席，又任东北边防军副司令官等职。在张作霖提议下，与张作相、吴俊升、汤玉麟、孙传芳、张宗昌、韩麟春、褚玉璞等再次结拜为盟兄弟。
1928年6月4日，沈阳皇姑屯炸车事件发生后，张作霖被炸死，张作相一心辅佐少帅张学良。张学良对张作相也很敬重，称他为老叔，辅帅，又让原配夫人于凤至做了张作相二夫人花福田的干女儿，关系一向密切。
1930年9月，张学良率东北军主力进关，张作相留守东北，任东北四省留守司令，驻沈阳大帅府，主持东北后方一切事务。
1931年“九一八事变”时，张作相正在锦州西郊料理父亲丧事，吉林省主席由参谋长熙洽代理。熙洽趁机出卖了吉林，当上了可耻的卖国贼。张作相对此事非常愤慨，曾申令吉林军政人员不要听从熙洽的伪令，并派诚允到宾县另建吉林省临时政府，但也无济于事，无可挽回。
1933年，张作相退出军政界。此后，他一直在天津英国租界隐居，在家养花种草消磨时光。以后，他的盟兄弟张景惠任伪满洲国总理大臣，当了汉奸，曾几次派人找他，强行要他出山任职，帮助日本关东军干事，面对日伪当局的一次次威逼利诱，严词拒绝出任任何伪职。1936年西安事变后，张学良在南京被蒋介石扣留，张作相为营救张学良曾到处奔走。