1909年，奉天军队改为中、前、左、右、后五路，张作霖升任中、前两路统领。 张宗昌
1912年袁世凯就任临时大总统后，张作霖所部改编为陆军第二十七师，张作霖升任该师中将师长。除二十七师外，当时奉天还有冯德麟的二十八师，而奉天督军则是段芝贵。
张作霖早就想独霸奉天，第一步，他要想办法赶走督军段芝贵。
1916年，袁世凯称帝，遭到全国人民的声讨。段芝贵是帝制的积极支持者。张作霖与冯德麟密商，彼此配合，用威逼恐吓手段将段芝贵赶走。冯德麟先让军队在夜间在城内放枪，然后张作霖亲自跑到督军府告诉段芝贵说，冯德麟把二十八师开过来，要惩办帝制祸首。段芝贵吓得浑身发抖，恳求张作霖想办法。张作霖劝他出走。段芝贵立即电请中央到天津养病，并从银行取出公款200万及军火若干，调专车离奉。张作霖即致电冯德麟，让他派兵拦截段芝贵的专车，没收其公款及军火。段芝贵到北京后，大骂冯德麟是土匪，当即向袁世凯提出辞职，并推荐张作霖作奉天督军。于是，袁世凯发布命令，任张作霖为奉天督军，任冯德麟为军务督办。
驱段是张作霖和冯德麟共同密商行动的，冯德麟还出了大力，皆因他唱黑脸，张作霖唱白脸，结果督军一职让张作霖捞去，冯德麟当然不甘心，两人又开始了明争暗斗。 吴俊升
1917年7月，张勋在北京搞起复辟。张作霖得知后，便与谋士袁金铠商量，决定让冯德麟以奉天全权代表身份前往北京与张勋接洽。张作霖的打算是，若复辟成功，自己是有功之臣；倘若失败，便把责任推到冯德麟身上，正好除去一个心腹之患。冯德麟不知是计，欣然前往。结果，张勋复辟失败，张作霖马上发电拥护共和，而冯德麟在京则以“背叛共和罪”被免职罢官。张作霖假意为他说情，替他在北京谋了个总统府军事顾问的闲职。冯德麟的二十八师被张作霖控制，张作霖独揽奉天的大权。
张作霖独揽奉天大权后，开始向日本靠拢以求安定与发展，同时与段祺瑞联合，1918年9月，段祺瑞任命张作霖为东三省巡阅使，使他的权力又提高了一步。吉林督军孟恩远，素与张作霖不和，张作霖为了达到由奉系统一全东北的目的，千方百计促使北京段祺瑞政府罢黜孟恩远。