张作相在官场最得意的时期是单独主政吉林七年之久，成为独当一面的“封疆大吏”。他出任吉林督军也是事出有因。
年4月，原吉林督军孙烈臣在奉天病故，这个位置一直被人视作一块肥肉紧盯不放，许多老派人物梦想着能得到这个肥缺。有的人跃跃欲试，暗中活动，但呼声最高的却是张作相。张作霖左思右想，交给别人不放心，推举张作相又怕他再谦让，于是特派儿子张学良去面见张作相，好言相劝，晓以利害，告诉他这一次必须当仁不让，否则别人若乘机染指，后果不堪。在这种情况下，张作相为了顾全大局才答应就任，前往吉林省任督军兼省长，同时兼任东北边防军驻吉副司令一职。
放着高官不做，主动让给别人，张作相这一品质相当难能可贵。他不过分看重职位的高低，顾大体，识大局，不计得失，对自己始终有一个清醒的认识。张作相的所作所为，不仅得到了张氏父子的敬重，也得到了周围同僚们的好评，虽然他在张作霖的盟兄弟中排行最小，却后来居上，逐渐积累起很高的人望。
年11月，奉军年轻将领、一向被张学良敬重信赖的郭松龄在滦州率十万奉军倒戈，通电驱逐奉军参谋长杨宇霆，请张作霖下野，拥护张学良主政东北。部队沿京奉路向奉天推进，当时奉天空虚，仅有张作相的第十五师驻守在锦、绥一带，双方展开激战。郭松龄部队是奉军的精锐，张作相的部队难以抵挡，节节后退，形势非常严峻。张作相整顿部队，死守锦州。在巨流河决战前夕，他召集师、旅、团长听取汇报情况时，对于前些日子在连山的败退，引咎自责，没有责罚任何一个失职的军官。谈到天冷衣薄，士兵出现冻伤时，他流下眼泪，使在场的官兵深受感动。
张作相的部下曾这样评价说：“从连山败退下来的军队，能再获全胜，官兵对张作相感戴心情是起着一定作用的。”经过这场激战，张作相部先占领新民车站，后又占领新民县城，郭松龄的总司令部由刘占武营接收。郭军除郭松龄夫妇外，参谋长以下人员及一、二、三军军长都当了俘虏。张作相马上命人前去妥为安抚，稳定人心，并亲自来到郭军总司令部对郭松龄手下的军官讲话：“在战斗中死去的袍泽已无法挽救，活着的官兵由我负责，保护大家的安全。明天张军团长（张学良）即可到来，你们要听他的话。我去奉天向老将（张作霖）请求宽恕。有我一息尚存，就不致再有什么不幸的事发生，请大家相信我，听我的佳音。”
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