每个步兵连下辖3个/4个步兵排，共计160人/300人（乙种师/甲种师）；
每个步兵排下辖3个/4给步兵班，共计50人/70人（乙种师/甲种师）；
每个步兵班包括1名班长、1名副班长、10名步兵、3名机枪兵或迫击炮兵，共计15人。
每个北防军普通步兵的装备包括：1顶德式M-18钢盔、1套野战军服（分为春秋季、夏季、冬季三种）、1双军靴（夏季为帆布制凉靴，冬季为牛皮翻毛式短靴，额外配发绑腿）、1支辽十三年式步枪或1支德式G98步枪、1柄刺刀（长55厘米，带有锯齿和血槽）、超过400发子弹、超过4颗手榴弹以及一套铝制饭盒和水壶；连长以上军官配发手枪，卫队士兵全部装备冲锋枪。
北方军工业强大，因此老式的武器装备逐渐被淘汰，为减轻后勤负担，因此北防军的武器装备都是统一枪炮口径并且制式尽量单一，步枪和轻重机枪的口径统一为7.92毫米。北防军陆军的主要装备为：
步枪：辽十三年式步枪或德式G98步枪（五发子弹装，口径7.92mm）；
冲锋枪：德式MP-18或德式MP-28冲锋枪（口径9mm）；
机枪：捷克式ZB-26轻机枪、马克沁重机枪、德式MG-34通用机枪（刚刚研制成功）、12.7mm高射机枪；
步兵火炮：仿制日本八九式掷弹筒（50mm口径）、80mm中型迫击炮、120mm重型迫击炮、37mm战防炮、57mm反坦克炮、75mm步兵炮、20mm速射机炮；
炮兵部队所装备的主力火炮：75mm轻型榴弹炮、105mm中型榴弹炮、150mm重型榴弹炮、203mm重型榴弹炮（北防军沈阳兵工厂产品，张作霖时期的奉天兵工厂就能制造240mm重炮）；
北防军一个甲种师的装备有：轻机枪600挺、重机枪200挺、迫击炮和掷弹筒250门以上，七五步兵炮和轻型榴弹炮超过40门、105中型榴弹炮超过60门、150中型榴弹炮在20门以上；轻机枪或掷弹筒普及到步兵班，重机枪或迫击炮普及到步兵排，步兵炮和战防炮普及到步兵营；北防军一个甲种师配备有汽车、坦克、装甲车超过200辆、驮畜2000匹以上，一个乙种师配备的车辆驮畜大约是甲种师的一半。日军甲等师团的兵力和北防军甲种师一样（都是2.5万兵力），日军一个甲等师团装备有掷弹筒110具、轻机枪260挺、重机枪48挺、山炮16门、野炮36门、口径达50毫米以上的火炮总计50多门，部分甲等师团额外会装备12门120mm榴弹炮。在兵力相等的情况下，北防军一个甲种师的炮兵火力是日军一个甲等师团的3倍多，步兵火力是日军4倍多（日军没有冲锋枪）；即便是北防军的乙种师，炮兵火力也是日军甲等师团的1.5倍多，步兵火力是日军的2倍多。
北防军的骑兵部队在编制和人员上基本维持不变，骑兵毕竟正在落伍，所以不再扩大规模。北防军的12个骑兵旅每个旅下辖3个骑兵团，旅部直属1个卫队营、1个炮兵营、1个工兵营、1个辎重运输和管理营、1个军械军车维修营、1个通讯连、1个狙击连、伤兵医院和病马医院；每个骑兵团下辖3个骑兵营（每个骑兵营下辖3个骑兵连，以三三制以此类推），团部直属1个卫队连、1个炮兵营、1个机枪营、1个通讯排；一个骑兵团共1500兵力，1100余骑兵；每个骑兵旅5000兵力、3500余骑兵。北防军的骑兵部队总计6万兵力、4万余骑兵，但在炮兵火力以及步兵炮、迫击炮、掷弹筒、机枪、冲锋枪的普及率上得到很大的增强，每个骑兵除了传统的马刀外也都配备步枪和手榴弹。北防军的骑兵属于机动部队，重点是夜间作战或野地追击战，作战目标是敌方骑兵或在野地上追击正在溃败的敌方步兵部队，不参加巷战、阵地战、攻坚战、堑壕战等骑兵不擅长的战斗。
北防军的炮兵部队除了各步兵师、骑兵旅所直属的炮兵营外，额外还拥有16个独立炮兵团，包括东北军出身的10个炮兵团和晋绥军出身的6个炮兵团。北方强大的军工业和造炮能力使得这支炮兵部队也得到极大的加强。根据杨宇霆的改革方案，独立第1至独立第10炮兵团升级为重炮团，每个团下辖3个重炮营和1个护卫步兵营，全部装备口径超过100毫米的大口径重炮，淘汰了的轻型火炮都分散补充进各步兵师或骑兵旅的炮兵营里，每个重炮团装备150门以上的大口径重炮；来自晋绥军的独立第11至独立第16炮兵团补充进第101、第106、第105、第107、第123、第74师这6个甲种师里，划归为这6个甲种师的师部直属炮兵团，使得这6个甲种师的炮兵火力进一步得到了提升和加强，其他25个甲种师的师属炮兵部队都是炮兵营，而这6个甲种师的师属炮兵部队却是炮兵团（第123师属于海军，因此划归给该师的炮兵团也一起脱离陆军作战序列，成为海军炮兵团）；独立第11至独立第16炮兵团每个团下辖3个炮兵营和1个护卫步兵营，每个炮兵团装备100门以上的中型口径火炮和30门以上的大口径火炮。北防军在奉军和东北军时期都极度重视火炮的作用，张作霖、张学良都对加强炮兵部队的建设和对造炮工业的发展不遗余力，因此北防军此时的炮兵力量眼下在全世界都是首屈一指的。北防军每个炮兵团和重炮团大约有2000名至3000名炮兵，以及1000名至2000名护卫步兵和辎重运输兵。
张学良的卫队团和北防军的宪兵部队也得到了加强，卫队团也以四四制进行扩建，全团五千兵力，原本东北军的10个宪兵大队扩建为了北防军的20个宪兵大队，每个大队1000余宪兵。综合而言，全面整军经武后的北防军陆军部队共拥有30个甲种师、30个乙种师、12个骑兵旅、16个独立炮兵团、20个宪兵大队、1个卫队团，总兵力130余万。另外还有超过100个冠以“农业屯垦团”的陆军预备役部队，这些半民半兵但接受完善军事训练的预备役官兵总人数约50万。
北防军的陆军展开全面扩建加强和现代化建设时，北防军的空军和海军自然也是同步进行，但空军和海军再次吵得不可开交，陈绍宽、沈鸿烈、冯庸、黄光锐等海空军将领一天到晚没完没了地互掐对詈，搞张学良焦头烂额、烦不胜烦，原因很简单：抢军费、抢资源、抢部队。