西安事变和平解决后,1936年12月25日,张学良送蒋介石回南京,从此一去不复返,于是轰轰烈烈的壮举之后便揭开了千古遗恨的悲剧序幕。近20万东北军群龙无首,并在主战主和问题上发生严重分歧,最后竟发展到内部残杀。1937年2月2日,不顾大局的东北军少壮派应德田、苗剑秋、孙鸣九等人杀死东北军元老派67军军长王以哲、西北总部参谋处处长徐方、副处长宋学礼和交通处长蒋斌等人。血案发生后,王以哲的至交、第105师师长刘多荃为了替王以哲报仇,将部队开进西安搜捕少壮派军官,诱杀了对促成东北军联共抗日有功的旅长高福源,致使内部残杀的悲剧愈演愈烈。
危急关头,中共代表周恩来苦口婆心多方做工作,才避免了事态的进一步扩大。1937年3月东北军高级将领轻率地接受了蒋介石提出的东北军东调的“乙案”,钻入了各军不相统属、部队分割使用的圈套。东北军遂东调,分驻豫南、皖北、苏北地区。4月到6月,南京政府对东北军进行整训、缩编,化大为小,化强为弱,由每军四师的甲种军缩编成每军二师、每师二旅的乙种军编制,仅骑兵第2军保留三个师。整编后的东北军有6个军:第49 军,军长刘多荃,辖第105师(师长高鹏云)和第109师(师长赵毅);第51军,军长于学忠,辖第113师(师长周光烈)和第114师(师长牟中珩);第53军,军长万福麟,辖第116师(师长周福成)和第130师(师长朱鸿勋);第57军,军长缪徵流,辖第111师(师长常恩多)和第112师(师长霍守义);第67军,军长吴克仁,辖第107师(师长金奎壁)和第108师(师长张文清);骑兵第2军,军长何柱国,辖骑兵第3师(师长徐良)、骑兵第4师(师长王奇峰)和骑兵第6师(师长刘桂五)。西安兵谏后叛离东北军的第106师(师长沈克)、骑兵第10师(师长檀自新)、炮兵第6旅(旅长黄永安)、炮兵第8旅(旅长乔方)均依附蒋军另立门户。原由东北义勇军编成的冯占海的第63军番号被撤销,仅保留了第91师。另外,抗战爆发后,马占山还受命组建了一支新的部队——东北挺进军。
在抗日战争和解放战争中,东北军被蒋介石分割使用于各个战场,逐步被削弱、肢解、消灭,也有一部分在战场上起义,走向了新生。
1937年8月中下旬,日军开始沿津浦路大举南犯。刘多荃率第49军进驻沧县及静海附近。8月21日,由日军第10师团步兵第10联队主力组成的右侧掩护队,开始向静海前进。49军之一部立即加以阻击,与敌发生激烈战斗。日军以猛烈的炮火向静海轰击,49军守军奋力抵抗不支,被迫向南撤退。
1937年10月底,49军被调到淞沪战场。105师在钱江弄、江桥一线坚守阵地,遭到日军重火力猛攻,626团团长顾忠全阵亡,该团一营伤亡过半。109师在纪王庙、马同桥一线与数倍日军苦战,四个团长中高睦姻、姜奎举等三个团长相继阵亡,营长伤亡了2/3。109师一个整师基本打光了。
尽管第49军损失惨重,但蒋介石在战后根本不理睬其整补的要求。万般无奈之下,刘多荃带着109师师长赵毅亲自到武汉去活动,花了好大一笔钱才打通了门路,调来了全部徒手的预5师补充109师。预先讲好条件,赵毅仍为109师师长,原预5师的团长以上主官全部留任。刘多荃将张学良当年留用的一部分武器装备该师。补充后的109师一式捷克式步枪,每连六挺捷克式轻机枪,每营配有重机枪连,团有迫击炮,堪称装备精良的生力军。
然而刘多荃、赵毅高兴得没多久,在一次下命令让109师开拔时,原预5师留任的四个黄埔生团长全部告长假,部队一点也开不动。事情反映到蒋介石那里,蒋介石非但不处分故意捣蛋的团长,反而借机将赵毅撤职,换上了嫡系李树德,刘多荃任命的其他东北军军官也都被撤换掉,接着又将109师划归第1战区刘峙指挥。49军的一个整师就这样被剥离。
1939年大批日军猛攻南昌,刘多荃率部守御松山、万家埠一线。由于修水作战失利,又被蒋介石借题发挥,揪住不放,对49军大加挞伐,刘多荃由中将军长降为上校军长;105师师长王铁汉撤职留任,责令戴罪立功;副军长高鹏云、参谋长秦靖宇相继调离,另派中央嫡系林耀堂和凌振仓分别继任。谁能料到,东北军整整一个第49军就此名存实亡了!
1941年12月,王铁汉升任第49军军长。1947年9月,第49军被调往东北参加内战,后来在辽沈战役中被人民解放军全歼。王铁汉在大陆解放前逃往台湾。第49军前军长刘多荃则留在大陆,全国解放后曾任政务院参事室参事和全国政协委员。