赵尔巽任命张作霖掌管“保安会“军事部副部长，掌握大部分军权，除了赵尔巽，可以说张作霖当时是一人之下万人之上。.[774][buy].[com]以后张作霖的势力越来越大，成为名副其实的东北王，赵尔巽功不可没，张作霖遂拜赵尔巽为义父。张作霖对赵尔巽还心存敬畏之情，用张学良的话说就是：“我父亲没有怕的人，他就怕赵尔巽，就赵尔巽能说他。”张作霖怕赵尔巽，是因为他之所以能起来，很大程度上归功于赵尔巽对他的提拔和重用。
赵尔巽70岁时，他的三夫人生下一子。赵尔巽喜从天降，便给儿子取名赵天赐（字世辉）。赵尔巽为独子向张作霖提亲，但由于辈分原因张作霖拒绝了赵尔巽。张学良晚年曾口述这段历史，因为张作霖非常重视lún_lǐ，觉得自己的女儿张怀瞳和赵尔巽的儿子之间辈分不对，张怀瞳管赵尔巽叫爷爷，张怀瞳就应该叫张世辉叔叔，所以张作霖拒绝了赵尔巽的提亲，但心中却一直怀有内疚之感。张学良曾说，张作霖非常难过，尤其在赵尔巽去世之后，觉得非常对不起赵尔巽。
张作霖去世之后，张学良为了弥补父亲的遗憾，促成赵尔巽的儿子与张怀瞳的婚事，也算替张作霖弥补了对赵尔巽的愧疚。
赵尔巽上任东三省总督之时，奉天财政已经到了崩溃边缘。赵尔巽上任之初就对奉天财政机构进行了整合，形成财政总局、各项税捐局、统捐局组成的相对完整的财政体系，他开始成立财政局，铸造银元，创办东三省银号，发行纸币。因其措施得当，为人清廉，整顿田房契税、丈放荒地、整顿牛马税、整顿盐法、改订车捐等。从财政收入的增长来看，赵尔巽对奉天财政的改革确实收到了一定的成效。赵尔巽推行的东三省新政，奠定了东北近代化的基础。
不过，由于出生官宦之家，又为汉军旗人，因此他一生愚忠清王朝，反对共和，仇视革命。张志建研究员说，赵尔巽任东三省总督时，在他的控制之下，当全国大多数地区都已升起五色旗的旗帜之后，他才迫于形势不得不降下大清的黄龙旗，但他心中的黄龙旗至死也没降下。1912年2月清宣统帝退位后，为表达效忠清室，赵尔巽、张作霖、袁金铠等人策划，对东三省全境的革命党人和无辜平民进行血腥屠杀。1914年出任清史馆馆长，想通过纂修清史，以示不忘先朝隆恩。
武昌起义后，东三省也陷入了“保皇还是革命”的困境当中，当时驻东北的新军将领希望革命，推翻清王朝，而东三省总督赵尔巽却主张暂时观望，反对革命。这时，深知赵尔巽心思的张作霖当机立断，他立即亲率所辖步骑7个营的全部人马从驻地出发，马不停蹄，日夜兼程，直奔奉天省城。
到达省城后，张作霖马上求见赵尔巽，他假装诚惶诚恐地说：“因局势紧张，惟恐总督陷于危境，下官迫不及待，率兵前来勤王。如总督认为未奉命令，擅自行动，下官甘愿接受惩处。”赵尔巽这时正被新军所包围，他见张作霖率领人马及时赶到，谢天谢地还来不及，哪里还会给予处罚？
在张作霖等巡防营旧派势力的支持下，赵尔巽随后便精心布置，邀请其他新军将领前来议事。会议召开之前，赵尔巽派张作霖在会场内外布置人马，持枪待命，准备在局势失控的情况下使用武力镇压。
等到各将领到会场后，张作霖陪着赵尔巽最后来到，他手里拿着一个羊肚毛巾包，一进屋便“啪”的一声甩到桌上，恶声恶气的说：“妈拉巴子，这是炸弹！咱们今天谁要是说妨碍皇上的话，咱就戳响它，谁也别想逃出这屋子！”
张作霖说完，便一边坐下，一边握着那个羊肚毛巾包。赵尔巽听后，笑嘻嘻的招呼大家坐下，宣布开会。赵尔巽老奸巨猾，他先是说了一通“大家都是拿朝廷的俸禄、吃皇上的饭，要鞠躬尽瘁，死而后报”的大道理，随后又假装循循善诱，说“各位年青，遇事喜欢莽撞，千万要见机行事来”，以此来蒙骗各位新军将领。
但是，赵尔巽苦口婆心的劝说并没有赢得那些新军将领的支持，只是大家对那个羊肚毛巾包里到底是什么东西没有把握，于是会场上一片安静，大家谁也不肯表态。赵尔巽见气氛尴尬，于是给身旁的张作霖使眼色，让他继续表演。
张作霖见后，便又跳了出来，他恶狠狠的掏出手枪往桌子上一拍，大声喝道：“我张某身为军人，一切以大帅之命为从。倘有不平，我张某虽好交朋友，但我这支手枪却是认不得人的！”
这时，预先布置好的巡防营士兵也纷纷持枪进入会场，新军将领在无奈之下，只得同意赵尔巽的意见，东三省不参与独立。
随后的历史上则是老袁的天下了。
由于张作霖的出色表现，革命党在清末民初的这段时间未能在东三省搞出动静。袁世凯当上民国大总统后，对张作霖也非常赏识，特别是在与日本人的交涉中，更是对张作霖极为倚重。据袁世凯的女儿回忆，袁世凯接见一般将领都是在外客厅，唯独接见张作霖的时候是特邀他到办公室会面。张作霖在谈话的时候，不时的注视离他座位很近的四块打簧金表，这四块表样子极其精致，每块表的边上环绕着一圈珠子，表的背面是珐琅烧的小人。袁世凯见张作霖十分喜欢这玩意，在谈完话后就当即送给了他。
袁世凯在日本的压力之下签订了“二十一
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