根據現存檔案以及關東軍密信 [3]，由於日本在支持张作霖（如镇压郭松龄及入关夺取政权）後希望在中国东北享有各种特权，但张作霖並未盡力履行甚至背弃先前对日本作出的承诺，因而引起日本不滿。在时任日本首相的田中义一拒绝批准关东军对东北军进行缴械後，关东军遂决定私自策划暗杀张作霖，以打乱奉系的指挥系统，使东北陷入混乱，以便出兵占领[4]。暗殺由关东军高级参谋河本大作大佐具体制定详细计划，奉天特务机关长秦真次、土肥原贤二参与策划，並由时任关东军司令官的村冈长太郎中将下達命令；河本大作和村冈长太郎后来亦因皇姑屯事件被编入预备役。据《小矶回忆录》记载，1928年6月16日河本大作从中国东北回到日本东京，对小矶国昭私下吐露自己是谋杀张作霖的真凶，並在自己死後出版的回憶錄《我杀張作霖》中承認殺死了張作霖。[5]
张作霖死后，日本未能立刻占领满洲，日本政府为了掩盖真相，谎称皇姑屯事件系“南京國民政府之特务”所为。案发之后，日本陆军省反对公布本案的真相，以免影响日本的国家形象並進一步刺激當時中國強烈的反日情緒，使中日雙方爆發軍事衝突。
有认为这次事件并未受到日本国内最高级别批准而是关东军策划执行。日本当时首相田中义一的辞职也被认为与天皇对他处理此事的不满有关。
1946年，远东国际军事法庭审理日本战犯时，就是将皇姑屯事件视为日本侵华的起点。因为张作霖是当时仍為國際公認的中国国家元首，谋杀一国元首理应是违反国际法，屬战争罪行为。根据东京审判记录田中内阁时期的海相冈田启介的证词表明，张作霖一面接受日军的援助，一面卻在北京向英、美示好，因此被日本陆军铲除。原日本原陆军省兵务局局长、陆军中将田中隆吉作证：“1928年6月3日，在南满铁路和京奉线交叉处，河本大作带领他的手下，爆破了北京开来的列车，张作霖就坐在那辆列车上。第二天，张作霖就死了。”[6]
1945年，河本大作在日本投降后投靠阎锡山。1949年，解放军攻取太原之后，河本大作作为日本战犯被捕。1952年，经审讯之后，他详细交代了策划炸死张作霖的全过程。1955年，河本大作死于太原日籍战犯管理所。