張學良有幾個兄弟姐妹一直居留、生活在祖國大陸。而且，也就因為他的關係，大都受到特別的關心和照顧。張學良的小弟弟張學銘比他小很多，6歲喪母；學銘是由大哥大嫂張學良於鳳至夫婦一手細心帶大，畢業於日本東京步兵學校；回國後先後在父親張作霖的安國軍政府作過天津警備司令，國民黨政府東北長官司令部參議室參議，東北行轅參議室副主任、總參議等。新中國建國後，曆任天津市建設局副局長，天津市市政工程局副局長、顧問；民革第五屆中央委員、天津市委副主任委員，"文革"中遭迫害入獄，1973年平反。是第三至五屆全國政協委員，天津市政協常委，1983年4月9日在北京病逝。
張學銘生前經常深切懷念大哥張學良。每當逢年過節全家團聚，他都要在飯桌上給大哥留一個位子，以寄托相思之情之切。張學良的四弟張學思，與大哥張學良感情特別不同，他畢業於北京匯文中學和南京中央軍校。“九一八”事變後，正在北京上學的張學思不知究裏，去到大哥住地――北京順慶王府（現全國政協所在地），質問大哥為何不抗日，讓大哥有口難言，默默流淚。學思看出大哥有難言之隱，不過他還是聲淚俱下，再三勸大哥率東北子弟兵盡快打回東北老家去。
西安事變發生時，張學思在南京中央軍校學習。期間，張學良急電四弟火速去西安。學思因在外地實習，接電報遲了沒有去。不然，說不定他在西安事變中會出演一個角色。盡管如此，因學思在西安事變中言辭激進，有悖於軍校定下的調子，受到軍校處分，被關了禁閉，直到大哥的事告一段落，才被解除禁閉。張學思以第一名的優異成績在南京中央軍校畢業前夕，馮玉祥特別贈送給了他一樣頗有寓意的禮物――是一枚刻有東三省地圖的銀盾。顯然，當時居中央高位的馮副委員長，是提醒張學思不忘家恥國恥，打回東北老家去。對此，張學思一刻也沒有忘記。不過，這份責任、擔當，是在他以後成為中國人民解放軍的一員戰將後，才得以實現、完成的。