1922年春，张作霖命奉天省长兼财政厅长王永江筹办东北大学。

原国立沈阳高等师范学校改办为东北大学理工科，原文学专门学校（原奉天法政学堂）改办为东北大学文法科。校长由王永江兼任，学生480余人。文法科设中国文学系、英文学系、俄文学系、法律学系、政治学系；理工科设数学系、物理学系、化学系、土木工学系，机械学系，并成立东北大学筹委会。1923年4月19日，奉天省公署颁发“东北大学之印”；4月26日正式启用，东北大学宣告成立，时任奉天省省长王永江为首任校长。1923年10月24日，东北大学正式开学。学校仿德国柏林大学设计，王永江校长亲题 “知行合一”为东北大学校训。在学校附近另开设东北大学工厂，占地200亩，供学生实习使用，聘留学德国归来的杨毓桢博士任厂长。刚刚诞生的东北大学已经开始运用现代教育的方式和手段，启迪学生思想，丰富学术文化。1925年9月，理工大楼、教授住宅、学生宿舍及相应的附属设施竣工。校园内，理工科大白楼、化学馆、纺织馆、图书馆、大礼堂、实验室、汉卿南、北楼、教授住宅东西新村和当时亚洲最大的体育场鳞次栉比，建筑宏伟、壮丽辉煌。1927年11月，奉天省省长刘尚清兼任东北大学校长，踵事增华，历有建设。1928年8月16日，震惊中外的皇姑屯事件过去两个多月，刚刚接替其父张作霖主持东北军政的著名爱国将领张学良将军继任东北大学第三任校长，并提出了“研究高深学术，培养专门人才，应社会之需要，谋求文化之发展”的办学宗旨，先后捐出其父留下的大部分遗产约180万银元，用于扩建校舍、高薪礼聘著名学者、购置国外先进实验设备、资送优秀学生出国。当时，学校设立了理、工、文、法、教育等较为齐全的学科，各学科学会迅速发展起来。文法科成立自治会、夏声社、社会科学研究社；工学院成立矿学会；理工预科成立英语研究会；理学院孙国封院长为促进科学进步，发起科学教育协进会。这一时期，英、法、美等国家的学者、专家纷至沓来，进驻东北大学讲学与交流。1928年8月，结束欧洲旅行考察的梁思成、林徽因夫妇应张学良校长邀请来东大，着手创建中国第一个建筑系。