于是1920年12月26日，东北大学正式成立，校舍暂用位于省城大南关的高校和文专两校旧校舍。后于北陵购置500亩地，开始动工兴建新校舍。购地款除外，东北大学的基建费用即达奉洋1200万元。一年后，新校舍建成，其规模宏大，功能齐全，在国内亦是首屈一指。
除兴建校舍外，辽宁省长公署还在北陵西南长宁寺附近划拨官地500亩，拨款880万元，兴办大学工厂。这种大学设附属工厂，既顾及学生实习，又承接外来机械生意，修理铁路机车、客车及机件零活。这种保障经费来源的在大学附设工厂的模式，也是当时国内其它大学所没有的。
东北大学另有植物园地100亩。这样，整个校园面积达900亩，是当时国内最大的校园。可见张作霖的建校计划，是相当宏伟壮观的。
东北大学常年经费在各大学之中也是首屈一指。北京大学当时的常年经费是90万银元，南开大学40万，清华大学虽有庚子赔款补贴也只有120万。辽宁省财政向东北大学的投资巨大，经费计划第一年160万，以后逐年递增，人均为奉洋800元。
东北大学开课后，在聘请师资上存在一些问题：有些外省学者不了解奉省财政状况，惟恐来东北大学教书，月薪用奉票发给，一旦奉票贬值，必至影响收入，因此不愿应聘。了解此情况，张作霖当即做出决定：“凡大学教授等薪金，一律用银元发给，并不许拖欠！”
为吸引一流学者来此任教，东北大学所设定的薪金和待遇相当优厚，甚至高于国内的几所知名大学。以教授为例，北大、清华教授月薪300元，南开240元，东北大学则为360元，后期章士钊等人竟高达800元。东北大学还为教授们盖新村、建别墅，安排宽敞舒适的住宅。教授们回北京探亲，还予以报销往返路费。这与当时国内战争情况下，各校教授欠薪、减薪为常事形成鲜明对比。
有了梧桐树，不怕引不来金凤凰。东北大学的这些优厚待遇，引来了当时许多的知名教授前来任教。后来据东北大学1928年的统计，在其128名职教员中，留学归来的有77人，其中11个博士、37个硕士、29个学士。
而且他们当中大部分留学美国，毕业于美国的一些着名的大学，如：哈佛大学、耶鲁大学、哥伦比亚大学、康奈尔大学、麻省理工学院等。
其余教授即使没出国“镀过金”，也是毕业于国内一些知名的高等学府，如北京大学、清华大学、复旦大学、同济大学等等。其教授阵容之盛，远非其它大学可比。
东北大学的教学设备在当时国内也数一流。东北大学的实验仪器和机械，诸如物理和化学仪器、工学机械、动植物标本、图书、工厂设备，几乎无一不备。而且大都购自国外，比较先进，这在国内名校中也不多见。据1926年的统计，学校藏书共册，各类仪器标本共件，以及价值达万元的机械设备，为学生阅览、实验和实习提供了优越的条件。
至20年代末，东北大学已是国内学生最多的大学，教授300人，学生3000人，而当时北京大学也只有学生2000人。
最初，有不少日本人不相信张作霖会把东北大学办好。可是，日本学者新岛淳良在参观东北大学之后，也不得不说：东北大学的实验设备是第一流的，教授薪金也比国立大学高许多，其教育水准“远高于日本在满洲开办的高等教育院校”。
若是日本人留心一下同时动工的哈尔滨工业大学便会发现，除一部分科系如人文类、经济类、医学等少于东北大学外，远在黑省腹地的哈工大对于工科教育的投资，甚至超过东北大学。这里的机械工程系、电子工程系、矿务系、土木系在全亚洲都是第一流的。
对张汉卿的抱负而言，如果说对东北大学的期望是成为国内一流综合大学，那么哈工大的要求则是敢于媲美麻省理工的世界超一流的工科学府。
当然，哈工大也不负少帅重望，用十年时间真正成为“中华民国军工的摇篮”，也使中国国防事业真正进入现代。?
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