日军挑衅
1931年9月18日傍晚，日本关东军虎石台独立守备队第2营第3连离开原驻地虎石台兵营，沿南满铁路向南行进。夜22时20分左右，日本关东军铁路守备队柳条湖分遣队队长河本末守中尉为首一个小分队以巡视铁路为名，在奉天（现沈阳）北面约7．5公里处，离东北军驻地北大营800米处的柳条湖南满铁路段上引爆小型炸药，炸毁了小段铁路，并将3具身穿东北军士兵服装的中国人尸体放在现场，作为东北军破坏铁路的证据，诬称中国军队破坏铁路并袭击日守各队，此事件由称“九·一八事变”。由于当时中国东北地区称为满洲，因此日本方面将这次事变称为“满洲事变”。
爆炸同时，呆在铁路爆破点以北约四公里的文官屯的川岛中队长率兵南下，开始袭击北大营；爆炸后，驻扎中方北大营和沈阳城的日军兵分南北两路，向中国军队驻地北大营进攻。
东北沦陷
1931年9月18日事变发生当夜，东北边防军司令长官公署中将参谋长荣臻根据张学良之命，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1931年9月19日张学良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”。由于执行张学良不抵抗命令，北大营8000名守军被只有300左右的日军击溃。
日军独立守备队向北大营进攻的同时，关东军第2师第3旅第29团向奉天城攻击，至9月19日10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。
1931年9月21日，日军第2师主力占领吉林。1931年10月1日，东北军黑龙江洮南镇守使张海鹏投敌，且奉日军命令派出3个团进攻齐齐哈尔。1931年10月26日，关东军第2师第29团占领四洮铁路沿线主要城镇。1931年11月4日，关东军嫩江支队攻击嫩江桥北守军。1931年11月19日，日军攻陷齐齐哈尔。
锦州撤离
张学良在事件爆发后离开奉天，带领属下转移到锦州。1931年10月8日，关东军派出12架轰炸机空袭锦州。对此，南次郎陆军大臣依然对若槻礼次郎首相声称“由于受到中国军队的防空炮火攻击，才不得已采取自卫行动”，此后关东军发表公开声明，宣称“张学良在锦州集结大量兵力，如果置之不理，恐将对日本权益造成损害。为了尽快解决满蒙问题，关东军有必要驱逐锦州政权。”此后，币原主张的国际协调主义外交政策受到了严重的挫折，日本越来越强硬。
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1931年11月25日向国联提出划锦州为中立区的提议。12月2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，张学良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。
锦州中立案曝光后，遭到各界人士和学生群起反对，国民政府外交部于1931年12月4日被迫急电施肇基声明放弃中立案，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，南京政府与张学良之间明显发生分歧。张明显地倾向于和平方法解决，钟情于“锦州中立化”方案。1931年11月29日，张学良致蒋介石密电，称“惟个人对此（指中立案）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不安。顾维钧于1931年12月3日电文中极力劝阻道：“兄（指张学良）拟将锦州驻军自动撤退，请暂从缓”；后1931年12月5日顾维钧又与宋子文联名致电张学良：“现在如日人进兵锦州，兄为国家计，为兄个人计，自当力排困难，期能防御。”蒋介石亦于1931年12月8日致电张学良：“锦州军队此时勿撤退。”
但张学良12月21日致电第二军司令部：“当最近日本进攻锦州之时，我军驻关外部队理应防范，但若现政府方针未定时，自然不用锦州部队进行防守，因而撤至关内”，“部队驻地为迁安、永平、滦河、昌黎”。1931年12月25日、26日，张学良又致电国民政府，称“锦战一开，华北全局必将同时牵动”，届时日本“以海军威胁我后方，并扰乱平津，使我首尾难顾”，非但锦州不可守，连华北地盘亦不保。因此张学良不顾劝告，一意孤行将军队从锦州撤退。
战火蔓延
而与此同时，1931年12月15日，关东军已经开始进攻锦州。12月7日，日本陆军中央部由日本本土增派混成第8旅，并从朝鲜调第20师司令部、混成第38旅、重轰炸飞行中队以增援关东军。12月28日，第2师主力渡过辽河进攻锦州；12月30日，混成第39旅进攻打虎山（今大虎山）。
日军进攻锦州时，国民政府多次电令张学良抵抗，1931年12月25日，令其“积极筹划自卫，以固疆圉”，张不遵令；张学良部队开始从锦州撤退后，12月30日国民政府还急电令其“无论如何，必积极抵抗”，但已经无济于事。1932年1月3日，第20师司令部率混成第38旅占领锦州。而此时驻锦州的东北军第12、第20旅和骑兵第3旅早已奉张学良命撤退至河北滦东地区和热河。在张学良的一再不抵抗下日军兵不血刃占领锦州。
1932年1月28日关东军第3旅由长春向哈尔滨进军，同时从辽西地区调第2师增援。当时为了转移国际社会对满洲的关注，日本在国际大城市上海挑起事端，引发了一·二八事变。1932年1月31日，依兰镇守使兼第24旅旅长李杜率吉林自卫军进行哈尔滨保卫战。激战五天，自卫军丢盔弃甲，溃不成军，撤往宾县。1932年2月5日日军占领哈尔滨。
战争结果
由于张学良一再坚持“不抵抗政策”，在不到半年的时间内，整个东北三省100万平方公里的土地被日军占领，日本对东北三省的大规模侵略强烈地震动了中国社会，一个群众性的抗日救亡运动很快在全国许多城市和村镇兴起。
