Sự kiện Trương Học Lương đổi cờ khiến người Nhật Bản vừa xấu hổ vừa giận dữ. Nhưng vốn xảo quyệt, họ không cam chịu dừng lại, vẫn giữ âm mưu muốn khống chế khu vực Mãn Mông, không ngừng tìm mọi cớ tạo nên những sự kiện mới. Trương Học Lương vẫn nhẫn nhịn, vừa báo cáo những điều đó với chính phủ Nam Kinh, vừa tăng cường sức mạnh quân sự.
Nhưng trong hoàn cảnh đó, Tưởng Giới Thạch lại thi hành chính sách sai lầm “nhường ngoại để an nội”, đặc biệt muốn tiêu diệt đảng cộng sản. Ngày 22 tháng 8 năm 1931, Tưởng Giới Thạch tuyên bố ở Nam Kinh:
- Trung Quốc mất vào tay đế quốc, còn có thể trở thành vong quốc nô, còn có thể thoi thóp thở; nếu mất vào tay cộng sản, đến muốn làm nô lệ cũng không được.
Chủ trương sai lầm ấy của Tưởng Giới Thạch đã tạo điều kiện để người Nhật thôn tính vùng Đông bắc.
Những kẻ cầm đầu đế quốc Nhật Bản chủ trương nhanh chóng mở rộng chiến tranh bằng cách thực hiện chủ trương “dùng mưu lược để tạo ra cơ hội”, “biến Mãn Mông thành lãnh thổ của nước ta”.
Ngày 2 tháng 7 năm 1931, ở Trường Xuân, quân Nhật giết chết một số đông người Trung Quốc, tạo nên thảm án Vạn Bảo Sơn; ngày 7 tháng 5 lại giết hại nhiều Hoa kiều ở Triều Tiên, gây nên thảm án ở Triều Tiên; ngày 17 tháng 8, trinh thám của quân Nhật bị quân ta ở Đông bắc bắt, đến ngày 6 tháng 9, sau khi tin này được loan đi, cả nước Nhật bùng lên một cao trào đòi chiến tranh với Trung Quốc. Toàn thể lục quân Nhật Bản được động viên, tích cực chuẩn bị tác chiến, các nơi ở Liêu Ninh đều đào chiến hào, không khí chiến tranh tràn ngập khắp vùng Đông bắc.
Trước thái độ hung hăng của quân Nhật, Tưởng Giới Thạch cùng chính phủ Nam Kinh hết sức nhương bộ, ngày 11 tháng 9 đã gửi điện báo cho quân đội ở Đông bắc: “Khi quân Nhật cố tình khiêu khích, cần hết sức thận trọng, tránh gây ra xung đột”. Ngày 16, Tưởng Giới Thạch lại gửi điện cho Trương Học Lương, Thống soái quân đội ở Đông bắc: “ bất kể quân Nhật ở Đông bắc khiêu khích thế nào cũng không được chống lại, tránh xung đột. Nếu ông không tránh được sự giận dữ, thiếu kiềm chế, quốc gia, dân tộc sẽ gặp bất lợi”. Hết sức sai lầm, trong hoàn cảnh chiến tranh có thể nổ ra bất cứ lúc nào, Tưởng Giới Thạch vẫn ra lệnh cho Trương Học Lương đưa quân đi chinh phạt quân của Thạch Hữu Tam. Vốn Trương Học Lương muốn đưa quân về Đông bắc để chống Nhật nhưng ý đồ ấy cũng bị những lệnh này ngăn cản.
10 giờ 20 phút tối ngày 18 tháng 9, một viên trung úy trong đội quân Quan Đông của Nhật theo kế hoạch đã vạch ra từ trước đã cho nổ mìn gây tắc nghẽn con đường sắt ở phía bắc Thẩm Dương, rồi còn đổ lỗi cho quân đội Trung Quốc, sau đó tiến công vào Bắc Đại doanh của quân đội Trung Quốc, đồng thời tiến công thành Thẩm Dương. Sự biến 18 tháng 9 bùng nổ.
Tình hình vô cùng khẩn cấp. Tướng giữ thành Thẩm Dương vội vàng điện báo về Nam Kinh xin chỉ thị đối phó, Nam Kinh điện trả lời: “Quân Nhật hành động mang tính chất khiêu khích, hòng sự việc sẽ nhanh chóng mở rộng. Tuyệt đối không được chống lại”.
Lệnh “tuyệt đối không được chống lại” khiến thành Thẩm Dương bị quân Nhật hạ ngay trong đêm. Sáng sớm ngày 19, Thẩm Dương sa vào tay giặc; đồng thời An Đông (nay là Đan Đông), Bản Khê, Cung Khẩu, Ngưu Trang, Trường Xuân, … vì chấp hành lệnh không được chống cự cũng lần lượt mất. Cho tới ngày 20, quân Nhật đã chiếm được Cát Lâm ở phía đông, Miên Châu ở phía nam, hải quân Nhật cũng đổ bộ lên bờ đảo Tần Hoàng ở Hà Bắc, cắt đứt sự liên hệ giữa vùng đông bắc và Hoa Bắc. Đến lúc này, phần lớn hai tỉnh Liêu Ninh và Cát Lâm đã rơi vào tay giặc.
Buổi trưa ngày 4 tháng 11, quân Nhật bắt đầu tiến công cây cầu bắc qua sông Hắc Long Giang, quân đội ở đây do tướng Mã Chiếm Sơn chỉ huy đã ra sức chống cự. Từ Triều Tiên, quân Nhật điều tới đây 2 sư đoàn, đến ngày 18, phát động tổng tiến công, Mã Chiếm Sơn đơn độc chiến đấu, không được sự chi viện của chính phủ Nam Kinh, đạn lương đều hết, đành phải bỏ toàn tuyến phòng thủ, rút về Hải Luân. Ngày 2 tháng 1 năm 1932, quân Nhật tiến công vào cứ điểm cuối cùng của quân đội Trung Quốc ở Đông bắc, toàn bộ vùng Đông bắc rơi vào tay giặc. Hơn 30 triệu nhân dân Trung Quốc ở Đông bắc trở thành nô lệ cho người Nhật.
Chiếm được ba tỉnh vùng Đông bắc Trung Quốc, quân Nhật công khai khiêu khích với trật tự thế giới mới sau Chiến tranh thế giới lần thứ nhất, trên thực tế là tuyên cáo mở đầu một cuộc chiến tranh thế giới mới. Nhưng chính phủ Nam Kinh khi ấy vẫn hy vọng vào sự can thiệp của “Liên minh quốc tế”. Sau khi sự biến 18 tháng 9 nổ ra ba ngày, chính phủ Nam Kinh chính thức lên tiếng tố cáo với Liên minh quốc tế. Ở Nam Kinh, Tưởng Giới Thạch tuyên bố “phải đem công lý đối phó với cường quyền, lấy hòa bình đối phó với dã man chờ đợi thái độ công bằng của quốc tế”. Ông ta còn nói: “Có chống lại Nhật Bản thì chỉ ba ngày cũng mất nước”. Sau đó Tưởng Giới Thạch còn ban hành lệnh cấm vận động chống Nhật, đàn áp những cuộc vận động chống Nhật. Thái độ của Tưởng Giới Thạch khiến nhân dân cả nước vô cùng phẫn nộ, họ thôi thúc chính phủ Nam Kinh ra sức kháng chiến. Tưởng Giới Thạch thấy tình hình bất lợi, đến ngày 15 tháng 12, tuyên bố từ chức.
Ngày 9 tháng 3 năm 1932, ở Đông bắc, quân Nhật thiết lập chính phủ bù nhìn Mãn Châu quốc, lật đổ vua Phổ Nghi của triều Thanh. Bọn Hán gian lớn nhỏ các địa phương nắm quyền nhưng thực quyền đều trong tay các cố vấn Nhật Bản, cũng có nơi người Nhật trực tiếp làm quan nắm tất cả quyền hành. Ý đồ khống chế toàn bộ vùng Đông bắc của Nhật Bản đã được thực hiện.\
Phổ Nghi là Hoàng đế cuối cùng của triều Thanh đã thoái vị sau Cách mạng Tân Hợi, đến năm 1925, được Phùng Ngọc Tường đưa trở lại Cố cung, sau sự biến 18 tháng 9 bị người Nhật đưa về Thẩm Dương cũng trở thành một Hán gian.
Ngày 13 tháng 3, Tưởng Giới Thạch trở lại nắm quyền, trả lời các nhà báo: Ngụy quốc ở Đông bắc hoàn toàn do người Nhật dựng lên, chính phủ tuy đau dớn vì thân phận bù nhìn của Phổ Nghi, nhưng nếu muốn giải quyết, sẽ mở rộng chiến tranh. Phải suy nghĩ kỹ càng mới có thể tiến hành được.
Ngày 14, Liên minh Quốc tế cử một nhân vật người Anh đứng đầu một phái đoàn điều tra tới các thành phố lớn của Trung Quốc, mãi tới tháng 5 mới đến được Đông Bắc xem xét tình hình. Tới ngày 2 tháng 10 mới có kết quả điều tra qua “Quốc liên điều tra đoàn báo cáo thư”. Trong báo cáo này, căn cứ vào những lợi ích của Anh, Mỹ họ đưa ra phương án Quốc tế tham gia quản lý 3 tỉnh Đông bắc. Người Nhật đương nhiên không chấp nhận, lập tức bắt đầu một chiến dịch phản đối; Tưởng Giới Thạch ngược lại vui vẻ tiếp nhận, hành động này của ông ta đã vô hình chung thừa nhận ba tỉnh Đông bắc bị cắt khỏi lãnh thổ Trung Quốc.
