1929年8月14日，史達林命令蘇聯軍隊沿中東路一線向東北進攻，張領導的東北軍敗給蘇軍。張被迫在伯力簽訂議定書，恢復蘇聯在中東鐵路的特權，一切回到原點。由於中原大戰隨即發生，蔣為穩住內政，也默許張對蘇妥協，以換取其對蔣中原大戰的支持。另外值得注意是，在整個中東路事件過程中，中央未給張事先承諾好的任何援助與補償，也體現出當時中國內憂外患。而中國共產黨在蘇聯進攻中國東北的中東路事件中，積極維護蘇聯利益，贏得共產國際讚譽。張因此獲得中華民國政府頒發第一座青天白日勳章，此勳章是頒授給有功於保家衛國，抵禦外敵的軍職人員，表揚他保持國家領土與主權完整的貢獻。這次挫敗，對以後日本發動九一八事變處理方式有影響，因其體認在中央未準備周全下，整體國防與戰爭應由中央政府統籌，以避免戰事擴大或無謂犧牲。
張學良曾於1929年時與蘇聯在何處簽署了議定書恢復蘇聯在中東鐵路的特權?