张作霖的尽忠表现，深得袁世凯的青睐。在东三省的行伍中，他看中了张作霖。１９１２年９月１１日，袁世凯下令对东三省的军队进行重点改编。命由张作霖任统领的原中路、前路巡防营改编为国家陆军第二十七师，驻扎军政要地奉天。任命张作霖为师长，陆军中将衔，特授勋五位。这一年，张作霖是３８岁。　　

这在张作霖一生的经历中，是十分重要的一环。原来的巡防营是地方治安部队，是由东三省筹资维护的，主要任务是辅助陆军攻守和协同巡警捕盗。而陆军师团，则是负责国防要务，兼司地方剿匪，是国家的正规部队，由中央拨款装备，归国家调遣。陆军第二十七师的编制有了很大的提升。由原来马步单一兵种的落后部队改编为多兵种合成的先进部队。它有５个兵种，即步兵２个旅，骑兵１个团，炮兵１个团，工兵１个营，辎重兵１个营。相对而言，该部队装备精良，面目一新。　　

张作霖本人升官，他的老班底也跟着升迁。张作霖命汤玉麟为第五十三旅旅长，孙烈臣为五十四旅旅长，张景惠为骑兵第二十七团团长，张作相为炮兵第二十七团团长①。其余的团、营、连长也都是张作霖的亲信。因此，陆军第二十七师名义上虽为国家的军队，实质上却是张作霖的私家军。官官之间、官兵之间、兵兵之间，是用亲戚、乡党、盟友、帮派联系在一起的。他们以帮派利益和兄弟义气为纽带，结成了牢固的封建群体。他们只听命于一个人的指挥，这个人就是他们的恩人张作霖。陆军第二十七师实质就是张作霖个人的家兵家将。　　

当时，东三省还有三支部队。其一是冯德麟的陆军第二十八师，是由原巡防营左路改编的，编制２个旅。冯德麟任师长，张海鹏、汲金纯分任旅长，驻北镇。军力显然弱于张作霖的师。其二是由原巡防营后路抽调一部分改编为陆军骑兵第二旅，吴俊升任旅长，兼巡防营统领和洮南镇守使，负责奉省西北的地方治安，驻洮南。其三是巡防营右路未变，由东边道镇守使马龙潭统辖，仍驻原地凤城。　　

这三支部队，其装备、数量、兵种、驻地等，都不能和张作霖的陆军第二十七师相比，他们都是弱旅。其时的张作霖占有了天时、地利、人和三大有利条件。张作霖此时变成了东三省举足轻重的武装力量。这为他后来的发展奠定了可靠的基础。