再说川岛浪速，虽然两次“满蒙独立运动”皆告失败，但贼心不死，作为一个顽固的军国主义者，他断不会放过任何一次为天皇立功效忠的机会。他答应川岛芳子担此重任，唯一的交换条件是：拨一笔数额较大的款子给肃亲王在旅顺的遗属用度。日本陆军军部愿以此条件进行交换。
川岛芳子本人经历了一次失败的婚姻，正感人生无聊，才华无处施展。所以，当川岛浪速将此消息告诉她后，她便满口承应，绝无推辞。
日本谍报部门针对川岛芳子本人的条件以及实施这次“秘密任务”的具体要求，制定了详细而周密的计划。
首先要使川岛芳子恢复肃亲王公主旧貌，迷惑视听，掩人耳目。
其次是与张学良少帅密谈，用色相从张的口中套出张作霖的行程安排。
这样，才有了我们前面讲的男装妹妹川岛芳子站在哥哥宪立面前的那一幕。
芳子告诉哥哥宪立，此次回来的主要目的是到旅顺去“省亲。”
十年别离，回家“省亲”，实在是一件非常正常的事情。
宪立对此深信不疑，并且在川岛芳子的要求下，还提供给她一笔数目可观的款子。
有了“省亲”的名份，手中又有一笔钱的芳子并不急于前往旅顺，她滞留大连，一面打电话给家里人声称因风寒感冒，不能预期抵达；另一方面，却四处活动，与奉军军部谍报机构的年轻人亲密有加。结果，她相当轻松地从这些年轻人的手中，获得了张作霖在北京的消息。
日本关东军稽查处急令川岛芳子迅速弄清张作霖返辽的具体路线和日程安排。
她仗着曾经是张学良少帅的偏房候选，只身独闯奉天张作霖私邸，执意与张少帅密谈。
帅府不便拒绝也不能拒绝。但张少帅此刻忙于处理后方事务，迎接父亲安全抵奉，无暇顾及芳子的求见。碍于曾经的一段姻缘，加之芳子毕竟是王室后裔，不好降低接待规格，便派贴身侍从副官郑某代表少帅接待，并全权处理此事。
郑副官对芳子的美艳早有所闻，能亲眼目睹其绰绰风姿并与之交谈真有受宠若惊之感。
第一次见面，芳子便对郑副官眉目传情，搔首弄姿，惹得郑副官心痒难熬，欲火中烧。但芳子很能把握分寸，她知道鱼儿还没上钩是不能收杆的。而且她断定，郑副官这条鱼儿已经闻到鱼饵的味道了。于是，她装作一副黏稠而缠绵的样子说：
“好吧，郑副官，我们今天就谈到这里吧，我看你也有些累了，下次……”
没等芳子说完，郑副官赶紧接过话茬说：“下次见面的时间地点就按我们刚才说好的，你一定要来哟。”
芳子笑而不答。但单是这一笑，已足以令郑副官销魂。
郑副官虽有些失望，可一想到下一次，心里就充满甜蜜之感。
第二次见面，芳子允许郑副官亲吻并拥抱了她。郑副官激动得彻夜不眠。
第三次见面，芳子已与郑副官亲密无间，同床共枕了。
短短几天功夫，芳子散发出来的女性魅力，已将郑副官彻底征服，郑副官被这个妖艳的女人搞得神魂颠倒，唯命是从。
芳子看到时机业已成熟，便在一个幽静的月夜，轻描淡写地提出了自己的要求。
“郑副官，你说你那么爱我，你说我是你今生最爱的人，那么……，”芳子故意用一种沙哑而具有性感的声音说道。郑副官早已被撩拨得难受，忙问：“那么，什么？”
芳子用眼睛直勾勾地看着郑副官，然后贴着郑副官的耳朵说：“我向你要一样东西。”
“什么东西，我整个的人都是你的啦，你还要什么。”
“我要……”芳子仍然用她那沙哑而极具诱惑的声音说道。
“我不是都给你了吗？”郑副官以为自己听出了芳子的弦外之音。
“你这男人，成天都想那等好事。我会给你的，但你必须给我一样东西。”芳子含情脉脉地望着郑副官。
“说吧，要什么我都给你。”郑副官相当果决地说。
“我要张作霖返辽的具体线路和日程安排”。芳子毫不含糊地提出了自己的要求。
郑副官取出绝密文件袋，也不管芳子拿这东西去有什么用，像送一件小礼物似的送给了她。
芳子亲密地挽着郑副官回到了住处。这一夜，芳子好好地侍候了郑副官。同时，也将这份“绝密礼物”拍摄了下来。
当时，为瞒天过海，掩人耳目，外界披露的消息是张大帅随军返辽。实际情形是：张作霖将乘慈禧太后的花车，先于奉军返辽。
川岛芳子立即把这绝密情报传送到了日军总部。
日军总部得悉情报之后，命令关东军作好在途中暗杀张作霖的准备。
张作霖下了总退却令，并安排了退却后北京的维持治安工作以后，准备返回奉天。但是就在张作霖决定返奉的前夕，南满铁路与京奉铁路交叉的铁桥附近一带，有日本守备队放哨，不许行人通过。奉天宪兵司令齐恩铭察觉情况异常，密电张作霖说：“老道口(即南满铁路与京奉铁路交叉地点)日方近日不许行人通过，请加防备。”这个极为重要的情报，却没能引起张作霖的重视。他在给临时代理主持东北政务的吴俊升和奉天省长刘尚清的电报中称，“齐随本帅多年，素知其人向来轻举妄动，好造谣言”云云，这是张作霖严重的判断失误。张作霖周边的人考虑他的安全，劝他乘汽车取道古北口，但是古北口一线公路坎坷不平，要受颠簸之苦，还是要乘火车返奉。张作相担保由北京至山海关一段的安全，吴俊升担保山海关至奉天一段的安全，沿途有奉军的严密设防，但是老道口一带奉军无权设防，出事就出在这里。
张作霖虽然没有重视齐恩铭的情报，但也疑心重重，故布疑阵。宣布6月1日出京，火车升火待发，又改为2日启程。2日也未离开北京，3日才离京。张作霖离京日期严格保密，对外秘而不宣，只有极少数达官显宦知晓。
1928年6月3日晚，北京火车站警戒森严，晚7时刚过，张作霖一行到火车站，专车共十余节，张作霖所乘的是慈禧太后的专用车，车内办公、会客、休息等室，十分讲究。
全身戎装的张作霖向送行人员挥手告别。车到天津时，靳云鹏、潘复、杨毓纂和日籍顾问町野等人告别张作霖下车。町野是张作霖最信任的顾问，也是受命田中首相就谈判修筑东北五条铁路的牵线人，他本应陪同张作霖返奉，然而中途下车，对暗害张作霖提供行车时间情报有重大嫌疑。火车到山海关时，车站上只有一、两名日本守备队士兵站岗，气氛如常，看不出紧张的样子。6月3日，吴俊升从奉天乘专车到山海关迎接张作霖。吴上车同张作霖见了面，俩人交谈了关内外的局势，然后和刘哲、莫德惠、常荫槐等人玩了一夜扑克牌。车过新民，天已大亮，到皇姑屯车站时，齐恩铭上车来接，火车继续行驶，一路沿线两旁皆有岗哨警戒，但是到了老道口附近就没有哨兵警戒了。这时，张作霖、吴俊升，还有校尉处长温守善等站在车厢的左前方向窗外看望，约行驶300米到老道口时，忽然一声巨响，烟尘滚滚，铁木横飞，列车被炸得粉碎。吴俊升被铁物扎入头部，脑浆外溢当即死亡。张作霖被炸出三丈多远，莫德惠、张景惠受轻伤，日籍顾问仪峨的脚部受伤，六太太马月清的包房着火急喊救命，被卫队救出，只烧了脚趾。校尉处长温守善被埋在碎木下面，挣扎起来急找张作霖，见张作霖仰面朝天躺在铁轨南侧，急忙将张作霖抱入怀中，见张的咽喉处有一窟窿，血如泉涌，淌满衣裤和地上，温守善从裤袋里拿出手绢堵在张的伤口上。这时，张学曾跑过来帮着扶张作霖，恰好齐恩铭找来一辆旧汽车，把张作霖抱入车中，温守善在车里抱着张作霖，张学曾从旁扶着，汽车急速驶向大帅府，马路两旁已有留守部队警戒。
汽车在飞速行驶，张作霖在路上还清醒。用微弱的声音问温守善说：“逮住了没有？”温守善安慰地说：“逮住了！”张又问：“哪儿的？”温说：“正审问呢！还不知道是谁干的。”张呆了一会儿又问：“到底是谁干的？”温说：“不是手榴弹炸的，是火车走到老道口，一颗巨型炸弹炸的，除日本人外，别人干不了。”张在昏迷中还说个打字，又过了一会儿，张作霖又说：“我要撒泡尿，到家看看小五(张作霖最宠爱的五儿子张学森)和五太太”，又说：“我要走了。”这时汽车驶过大元帅府的辕门到达揖门，军署参谋长缄式毅、寿夫人等在院里迎接，医护人员将张作霖用担架抬到小青楼进行抢救，用剪刀剪开浑身是血的戎服，擦洗伤口，发现胳膊骨折，这时张作霖还能说话，对卢夫人说：“我受伤太重了，恐怕不行了，告诉小六子(张学良的乳名)，以国家为重，好好干吧，我这个臭皮囊不算什么，叫小六子快回奉天。”说完不久，这位北洋军阀时期末代执政者张作霖就瞑目长逝了。时间是1928年6月4日上午9时30分，终年53岁。
但这个消息被封锁，外界完全不知。因为在北京的张学良闻讯后，化装成一个伙夫，搭乘火车由北京回沈阳，在他尚未返抵沈阳时，奉方只发表公报宣布张大元帅重伤，不公布死讯。回到沈阳后，他把张作霖的头部以绷带包扎起来，仅露眼、鼻、口，躺在床上，为了逼真，照样摆了鸦片炉具和水果。
日本人来访者，想要打探张作霖的消息。张学良便以假乱真，请其在卧室外遥望，使日本人信以为真。
之后，张学良又做了精密的安排。张作霖的遗嘱，签名则由张学良代签，因少帅能摹仿老帅签名，可以乱真。张学良根据这道“伪造文书”，就任奉军代理统帅，然后调嫡系部队星夜返沈，使关东军再无可乘之机。
虽然在收到川岛芳子的情报之前，日军已通过潜伏在张作霖身旁的日本特务先一步获悉了这一消息，但关东军稽查处也因此时川岛芳子的谍报才能大加赞赏，称她为“东方的玛塔·哈丽”。
完成任务后，军部暂且静了下来，对于川岛芳子那边暂时也没有什么可以指示的了。虽然上头对她这次的行动都还表示很满意，可几声赞扬之后，川岛芳子似乎被日本的特务机关遗忘了。在无事可做的情况下，川岛芳子只好先返回日本暂呆一段时间。
