这场战争从1933年11月1日爆发到1934年4月1日双方停战，持续了整整5个月。战争的开始可以用突然二字来形容，战争的过程异常激烈，而战争的结束却有些草率。之所以如此虎头蛇尾地结束战争，因为交战双方都已经拼得筋疲力尽、有心无力。这场战争的规模是东亚历史上前所未有的，超过日清战争和日俄战争。日军陆军先后投入了第8、第9、第10、第11、第12、第2、第5、第6、第16、第19、第13、第15、第3、第7、第14共计有15个师团（不包括没有来得及参战的第17和第18师团）以及伪韩军3个旅团参加战争，总兵力达到40万（日军38万余、伪韩军1.5万余），同时还投入了日本陆军三分之二的航空兵力量和绝大部分的炮兵部队和战车部队，日本海军投入四分之三的舰艇参战，包括所有的航空母舰、所有的战列舰、所有的重型巡洋舰，耗损军费30亿日元以上；东北陆军以及协同作战的晋绥军、西北军、鲁军、中央军先后投入44个步兵师、9个骑兵旅、16个炮兵团参战，总兵力达到65万，并且还有数量约15万的预备役部队、警察、宪兵、武装平民参战，因此东北军参战的总兵力达到80万余；东北空军全部参战，损失飞机550多架（包括在日军在开战初突袭时被摧毁掉的350多架飞机），击落敌机600多架（包括因为航空母舰沉没而坠毁的日本海军航空兵飞机）；东北海军出动了两艘微型潜艇参战。这场第二次东北战争是非常现代化的战争，交战双方出动大批的飞机、坦克、大炮、军舰、毒气弹在纵横面积超过十五万平方公里的陆海空战场上反复鏖战，双方总计投入了120多万兵力、1500多架飞机、1000多辆坦克和装甲车、5000多门火炮、200多艘舰艇参战，因此双方都损失巨大。
日军方面的损失：陆军第2、第6、第16、第3师团被全歼，而第8、第9、第10、第11、第12、第7、第14师团的伤亡率都超过75%，日军战死、战伤、被俘、失踪的总人数约28万，阵亡人数超过16万，被击毙的日军将级军官包括：“满洲派遣军”总司令官白川义则大将、“满洲派遣军”总参谋长田代皖一郎少将、第12师团师团长大谷一男中将、第11师团师团长原田敬一中将、第11师团第10旅团旅团长天真谷次郎少将、第16师团师团长蒲穆中将、第6师团师团长坂本政右卫门中将、第6师团第36旅团旅团长高田美明少将、第6师团第11旅团谷寿夫少将、第2师团师团长秦真次中将（自杀）、第2师团第3旅团旅团长冈村宁次少将、第2旅团第15旅团旅团长安井藤治少将（自杀）、第3师团师团长若山善太郎中将，损失大炮1500门、飞机400多架、战车400多辆、枪械20万支；海军凤翔号轻型航空母舰、龙骧号轻型航空母舰、赤城号重型航空母舰、加贺号重型航空母舰、陆奥号战列舰、出云号装甲巡洋舰被击沉，这六艘主力舰的总吨位达到12万吨，联合舰队总旗舰长门号战列舰被击伤，另外还有超过30艘运输舰艇、登陆舰艇、巡洋舰、驱逐舰、炮艇等辅助军舰被东北军击沉或击伤，海军还损失了舰载机200多架，满洲特遣舰队第1航空舰队司令官高须四郎少将在赤城号沉没的时候与舰共沉。
东北方面的损失：阵亡、伤残、失踪、被俘官兵总人数超过35万，其中阵亡者超过15万。打得最为艰难的第101、第102、第103、第104、第105、第123、第125步兵师、第1、第2、第3、第5、第6骑兵旅等部队的伤亡率都超过90%，其余参战部队的伤亡率也都在60%到80%之间，除基层士兵外，为国捐躯的军官也数不胜数。虽然战争的结局是以双方和谈停战结束的，但毋庸置疑，东北军是获胜的一方。
这场中国前所未有的对日作战的大胜很快就传遍了北方南方、关内关外、国内国外。东北军此战的辉煌战果可谓史无前例，当之无愧是中国近代以来空前的对外作战的大胜，对日本帝国造成了明治维新以后最为沉重的打击，不但一举粉碎了日本妄图吞并东北、侵略中国的野心，更重要的是，这一振奋人心的捷报让千千万万中国人重拾国民的自尊和自信心。自甲午战争后，中国一直被日本这个所谓的“一衣带水的千年友邦”给凌辱欺压，日本军队屡屡侵犯中国国土，肆无忌惮屠杀中国国民，疯狂抢夺中国财富，霸占中国领土，践踏中国主权，强迫历届中国政府签订了一个又一个丧权辱国的不平等条约，中国的国格尊严因此而几乎荡然无存。时至今日，中国东北军终于彻底爆发了全体中国人压抑了数十年的愤怒，取得了一场彪炳史册的巨大胜利。
东北沸腾了，北方沸腾了，中国沸腾了。自战胜之日起，全国各地便陷入了疯狂的欢庆中，举国上下和社会各界纷纷用最热烈的方式来庆祝东北军浴血奋战而获得的胜利。各大商店的烟花爆竹被抢购一空，全国各地昼夜不息地鞭炮齐鸣、烟火腾空；各个城镇乡村的戏院剧台纷纷开幕演出以庆祝胜利，各个城市的街头，人们欢欣鼓舞地敲锣打鼓、载歌载舞。游行狂欢人群甚至让城市交通陷入瘫痪中，数千万计的民众涌上街头，汇聚成了庞大的庆祝队伍，彩旗招展、气球飘扬、鲜花标语漫天飞舞，热血沸腾的群众忘情纵声地高呼“东北军万岁！”“张少帅万岁！”“中国万岁！”等口号，雷鸣般的巨大喧嚣直冲云霄；全国各界向张学良和东北军发来的祝贺电报雪片般铺天盖地。人们在庆祝胜利的时候也没有忘记了为了胜利而英勇捐躯在前线的东北军、晋绥军、西北军、中央军、鲁军将士们，大批的民众自愿者纷纷自发前往前线战场请求参加收敛牺牲官兵遗体和救治伤兵事宜；家家户户不约而同地素烛鲜花，祭奠阵亡官兵的英灵，很多地区的民众还自发地募捐以修建纪念碑；各大城市的中心广场烛光点点、白纱飘扬、香火缭绕，寄托着围聚默哀的人们对阵亡将士的哀思。
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《大公报》评价道：“此次暴日悍然侵我东北，举国公愤，张学良将军保土卫民，率军血战，忠勇义烈，无愧于北方长城、国之脊柱。”
《申报》评价道：“张学良将军和北方军队的将士们奋勇抗战，义薄云霄，全国感泣，人心振奋。东北战争之胜利，为我国自鸦片战争后取得的前所未有之空前大胜。”
国际上的反响更加是掀起了滔天巨浪，积弱近百年的中国居然把已经跻身世界列强的日本打得惨败，这一战局让各列强大国先普遍持怀疑态度，后经过确认都感到极度震惊。东北战争也极大地提高了中国在国际上的地位，同时也大大改变了很多国家对中国的态度以及外交策略。
德国《人民观察家报》：中国东北军英勇作战的顽强精神值得德国军队的学习
美国《华盛顿报》：这场东北战争让日本军队遭到了明治维新后最沉重最惨痛的打击
意大利《罗马报》：清帝国破碎后的中国正在悄悄崛起
英国《泰晤士报》：中国东北军——远东新升起的一颗军事新星
法国《法兰西报》：中国和日本，谁才是东亚真正的霸主？
苏联《真理报》：中国东北军取得了保卫家园的巨大胜利
“世界和历史都已经被我彻底改变了。我虽然不知道这种改变会在接下来发展成什么样子，也不知道会带来什么样的后果，但这样的改变总会让中华民族的命运能好一点吧！”当外界一片喜庆时，张学良在自己的办公室里对着墙壁上巨大的世界地图默念道，随后一头倒下酣然大睡。