19日上午11时，日本陆相南次郎正式对外宣称：东北军故意制造了“柳条湖事件”，试图破坏南满铁路并侵害大日本帝国利益，因此守备部队“被迫反击”！并声称，此事将会尽快解决无需国联干预。

随着南次郎的声明，关东军部队开始全面进攻东北各地。一时间黑土地上狼烟四起，三千万东北民众陷入了水深火热之中。

至19日15时，日军攻占奉天、四平、营口、本溪、抚顺、凤城、安东等南满铁路、安奉铁路（安东-奉天）等沿线城市。次日，长春陷落。

同日，日本驻朝鲜军司令官大将林铣十郎派兵3万渡过鸭绿江，支援奉天关东军。随后意欲建立伪满洲国的东北副司令长官公署参谋长熙洽率部投敌，日军第2师主力占领吉林。

随后，朝鲜驻屯军增派的混成第39旅团和两个飞行中队进驻奉天。洮辽镇守使张海鹏投敌。并奉日军命令派出3个团进攻齐齐哈尔。但在嫩江桥，被黑龙江省防军马占山部击退。

东北守备部队炸毁嫩江铁路桥的第1、第2、第5号桥，以阻止日伪军进犯。至25日，关东军一周内迅速占领了辽宁、吉林两省的30余座城镇和12条铁路线。基本控制了辽吉两省。

第二天，北平、天津爆发了十几万大中学生的反日大游行。北平的学生们先是到东交民巷日本驻华国领事馆前集会声讨，接着又到张汉良的北平副司令长官公署前集会，要求张汉良积极组织东北军打出山海关，反攻辽吉，收复失地。

神情颓丧的张汉良面对游行的学生们，不得不出来发表谈话，声称：“日人违反国际公法，破坏东亚和平，然东北军决取不抵抗主义，一切听各国裁判，并以电顾维钧、汤尔和来平，向各国使节说明日人暴动真相，并电呈中央候命。”

面对学生们忿忿不平，张汉良连忙解释说：“并不是他不想抵抗日军入侵，而是因为打不过日军。如果要抵抗日本的侵略，必须立即结束宁粤分裂的局面，在中央统一领导下，以全国之力来抵抗日本的侵略。”

9月20日，李天一代表西北六省宣布坚决抵抗日本侵略行径，号召全国个派系停止一切敌对行为，全国民众团结起来一致抗日。同时对张汉良不抵抗而放弃东北的行为表示极大愤慨，要求东北军立即停止撤退转为就地防御，等待全国支援收复国土。

而此时的国民政府，也是惊慌一片。蒋凯石急忙从“剿G”前线返回南京，但经过一番讨论，除了将9月18日定为国耻日，并在23日全国降半旗致哀奉天沦陷外，没有采取任何军事措施去抵御外敌的侵略。

张汉良已经无心呆在北平。他率领着自己的嫡系部队和重要将领先后赶往了锦州，于最前线关注着事态的变化。此时他倒是想打，但是手上的兵力有限，而且事发后，南京政府没有任何反攻的指示，也没有拨粮拨饷。这让东北军怎么打？

随后，蒋总司令又颁布了《告全国同胞书》，上面明确指出：此案已诉之国联，以待公理之解决。故严令全国各部队与日军避免冲突，对于公民亦一致告诫，务必维持严肃镇静之态度......。此令一出，全国一片哗然。