东北传来消息，九月十八日晚十时许，日本关东军岛本大队川岛中队河本末守中尉率部下数人，在沉阳北大营南约八百米的柳条湖附近，将南满铁路一段路轨炸毁。日军在此布置了一个假现场，摆了三具身穿中国士兵服的尸体，反诬是中国军队破坏铁路。日军独立守备队第二大队即向中国东北军驻地北大营发动进攻。次日晨四时许，日军独立守备队第五大队由铁岭到达北大营加入战斗。五时半，东北军第七旅退到沉阳东山嘴子，日军占领北大营。战斗中东北军伤亡三百余人，日军伤亡二十四人。
事变发生当夜，东北边防军司令长官公署中将参谋长荣臻根据小张大帅之命，命令东北军“不准抵抗，不准动，把枪放到库房里，挺着死，大家成仁，为国牺牲”。次日民国二十年九月十九日日小张大帅在协和医院对天津大公报记者谈话时再度说：“吾早下令我部士兵，对日兵挑衅，不得抵抗。故北大营我军，早令收缴军械，存于库房”。由于执行小张大帅不抵抗命令，北大营守军被数量不及其十分之一的日军击溃。
日军独立守备队向北大营进攻的同时，关东军第二师第3旅第29团向奉天城攻击，至九月十九日日十时，日军先后攻占奉天、四平、营口、凤凰城、安东等南满铁路、安奉铁路沿线18座城镇。长春地区的东北军自发反击，战至次日，长春陷落。
民国二十年九月二十一日，日军第二师主力占领吉林。民国二十年十月一日，东北军HLJ桃南镇守使张投敌，且奉日军命令派出3个团进攻QQHE。民国二十年十月二十六日，关东军第二师第29团占领四桃铁路沿线主要城镇。民国二十年十一月四日，关东军嫩江支队攻击嫩江桥北守军。民国二十年十一月十九日日，日军攻陷QQHE。
黑省沦陷后，南京政府觉察日军将进犯锦州，急令中国驻国联代表施肇基于民国二十年十一月25日向国联提出划锦州为中立区的提议。十二月二日，国民党政府就通知英、法、美三国的公使说：它同意把自己的军队撤出锦州和山海关，但是有一个条件，即日本要提出使法、英、美三国满意的保证，即要求三国保证中立区的安全。有了南京政府的表态，小张大帅急不可待地直接与北平日本公使馆参事就此事进行具体交涉。但这种交涉不仅受到南京方面的反对，而且也无法从日本方面获得妥协的条件，日方坚持东北军必须全数撤出锦州。
锦州中立桉曝光后，遭到各界人士和学生群起反对，国民政府外交部于民国二十年十二月四日被迫急电施肇基声明放弃中立桉，同时还表示：日军如进攻锦州，中方将实行自卫。国民党中央政治会议也已就此作出决议，强调“如日军进攻，应积极抵抗”。
可对于是否抵抗问题，南京政府与小张大帅之间明显发生分歧。张明显地倾向于和平方法解决，钟情于“锦州中立化”方案。民国二十年十一月二十九日，小张大帅致姓蒋的密电，称“惟个人对此亦颇赞成”，并在与日方代表谈判之同时，开始秘密安排从锦州一线自动撤军。此举引起了南京政府的严重