1921年春，时任东三省巡阅使、奉天督军兼省长的张作霖，采纳了奉天省代省长王永江和教育厅长谢荫昌“欲使东北富强，不受外入侵略，必须兴办教育，培养各方面人才”创办大学的意见，作为抵制外敌侵略的一项举措。是年10月25日，奉天省会议根据张作霖的建议，一致表决通过了联合吉、黑两省创办东北大学的议案，所需经费也由三省分担。
　　然而，就在东北大学筹备处设立不久，兴办东北大学一事竟引起了日本人的注意。日本驻奉天总领事曾向当时奉天省公署提出“劝告”：“你们不必办大学，你们要造就理工人才，可以上我们的旅顺工专;学医可以到我们的南满医大;学文、学法可以到日本去，我們可以给予官费优待及一切便利。”
　　张作霖听了王永江报告日本阻挠东北自办大学的卑劣行为，很是气恼：“小鬼子是怕我们自强啊，那就更得非办不可。”
　　1922年春，在奉天省公署内设立东北大学筹备委员会，制定了东北大学规程和东北大学组织大纲，规定：“东北大学由奉天、吉林、黑龙江及所辖蒙旗合力组织之”“大学设于奉天城”“大学暂定六科，分年组织”，拟将东北大学办成包括文、理、工、农、商、法等学科的综合性大学。1923年4月26日，奉天省公署颁发“东北大学之印”校章，即日开始启用，东北大学正式宣告成立。
　　1928年8月，经东北临时保安委员会委托，东北保安委员会委员长张学良兼任第三任东北大学校长。9月14日，东大教授、职员、学生等一千五百余人济济一堂，举行开学典礼，张学良发表演讲，语重心长地说：
　　现在敝人在名义上虽然是大学校长，然而我在学问方面，却是非常的幼稚，尚未受过大学教育。在年龄方面也与诸同学相仿，所以，我对于大学校长的位置，很有抱愧的地方……所以我更愿常与诸位青年朋友接近……至于校长、学生，不过是名义上的问题罢了。
　　学问方面更是重要，好的要特别奋勉，劣的要极力改善。现在我们中国正在风雨飘摇之中，所以，诸位同胞都得努力奋救她的危险。况且，人才方面又是特别需要呢。
　　……我说的人才，是指专门人才而言。他学的是工，就要作工;学的是农，就要作农。不要存着当官的心理。然而现在中国的学生，如果试问他们毕业后的事业，他们都说要为国作大事业，那么，岂不是要重开争端了吗？所以，专门人才要作专门事业。
　　诸同学要专心研究，以图用之于来日，早成中国人才、人民中坚，求学事小，国家事大，才不辜负国家兴学的本质和职员教授的苦心啊。
　　张学良任职不久，就着手于东北大学的改革与扩充。首先是把原有的文、法、理、工四个学科，改为四个学院，即文学院、法学院、理学院、工学院，原来的学科领导人学长，改称院长。接着，又新成立教育学院和农学院。还收购了英国教会设立的盛京医科大学及附属医院，改为东北大学医学院，也计划成立商学院或者财经学院，把东北大学办成为包括八大学院的综合标准大学。
　　学校为扩建校舍需要巨款，东北财政负担困难，张学良慨然捐私款近两百万元，建筑汉卿南楼、北楼、汉卿宿舍和图书馆;同时还修建了中国第一座现代化体育场，在这里举办过中、日、德三国远东运动会，以及华北和东北三省的运动会。
　　当年国内兵荒马乱，北平、南京均不安定，北平各高校经常欠薪、减薪。东北大学相对来说安定很多。1928年4月26日，梁启超怀着对子女的极大关怀，给正在欧洲度蜜月的梁思成写了一封信：“你们回来的职业，正在向各方面筹划进行（虽然未知你们自己打何主意），一是东北大学教授（东北情势最顺，但你们去也有许多不方便处，若你能得清华，徽因能得燕京，那是最好不过了），一是清华学校教授，成否皆未可知……”6月19日，梁思成夫妇尚在旅途中，东北大学就已先将聘书送到梁启超手里。后来梁思成夫妇来到东北大学创建了中国第一个建筑学系。
　　1930年，章士钊欧游归来，受聘东北大学文法学院教授，月薪八百银圆，这在当时是全国范围内教授中最高者。
　　在办学方针上，张学良主张“德、智、体、群、美五育并重”。他曾明确指出，东大办学目的“在培养实用人才，建设新东北，以促进国家现代化，而消弭邻邦的野心”。他曾表示：武的要靠办好讲武堂，文的要靠办好东北大学，此外，张学良还打破男尊女卑的传统思想，在各系招收女生，给女性以研究高深学术之机会，“表现了男女地位平等，开东北风气之先”。
　　东北大学在1920年代末30年代初进入了历史上辉煌的鼎盛时期。到1930年秋，东北大学已有六个学院二十四个系八个专修科，在校学生三千多人，教职员工四百余人。校舍壮丽，设备充足，良师荟萃，学风淳朴，各项指标均在国内称冠，东北大学真正成为东北人民的希望之所。
　　然而，世事难料，好景不长，正值东北大学气象蓬勃、光辉璀璨之际，“九一八事变”一声炮响，让盛景转瞬即逝。