九月十八日晚上，石原在关东军旅顺指挥部等候，心急如焚。到了午夜时分，才接到沈阳方面的消息，说河本末在柳条湖炸了一条路，铁路守备队岛第二营已按原计划向北大营的西门进发。平田幸弘的第29团正在对沈阳发动进攻。他很高兴。按照约定，他急忙向关东军司令本庄繁报告，请求关东军主力从旅顺，大石桥，海城，辽阳，铁岭，抚顺，公主岭，向沈阳增援。
本庄繁接到报告，微微一怔，问石原道：“中国军队胆敢炸毁柳条湖铁路，挑衅关东军，这是不是真的？”石原对道：“是板垣大佐适才打来的电话，说是午夜十点半左右，东北军八名官兵炸毁了柳条湖铁路道口，我们第二营的守备队打死了四个，剩下的四个被守备队俘虏，拍了几张照片。”
原来，石原和板垣在策划炸路计划的时候，曾绞尽脑汁地想着炸路后，该如何嫁祸给中国军队。他们商定，在炸路之前，先抓几个中国士兵，拍几张照片，然后枪毙，作为诬陷中国东北军的证据。可惜东北军整装待发，关东军无计可施，抓了八个农民，谎称要修补铁路，又让他们穿上东北军的军服，在铁轨旁开枪打死他们。一切都安排妥当，连夜通知了旅顺。
本庄繁听完石原的汇报，沉吟片刻，道：“剑已出鞘。又道：“中国有一句古话，将军在外，君命不从。都给我上！”当时传令：旅顺，海城，大石桥，连山关，辽阳，抚顺，铁岭，公主岭，所有驻扎的日本军队，立即乘火车，集中到沈阳，以最快的速度占领北大营。
攻占沈阳城，剿灭中国驻军，以为中村大尉报仇，平息了中国军民的反日情绪。令毕，率司令部人员乘专列，沿南满铁路北上沈阳。
专列风驰电掣，经大石桥，经海城，鞍山，天明时，本庄繁抵达辽阳。到了辽阳稍作停留，接多门第2师司令多门中将上车，继续向沈阳进发。众人一边吃着早饭，一边商议着接下来的事情。多门报称，独立守备岛第二营与田所定右卫门第五营的配合，已经占领了北大营。平田幸弘的第29团进攻沈阳城。长谷部第四旅在长春攻南岭的中国兵营。营口、凤凰、安东的日本军队，也在板垣大佐的命令下，发动了进攻。又报各处日军均有进展。又报告各处日军已奉命从南、北、东三路向沈阳集结。由嘉村达次郎少将指挥的朝鲜前锋第39混成旅已越过鸭绿江，沿着安奉铁路向沈阳进发。
本庄繁听完了多门二郎的汇报，说道：“沈阳是东四省的政治、经济和交通枢纽。占领沈阳后，不但可以破坏张学良的政治体系，还可以在军事上立于不败之地。”他下令，南、北、东三路的日军，必须在二十四小时内赶到沈阳，一举攻占沈阳。多门领命而去。
太阳刚刚升起，本庄繁的专列就到达了沈阳的郊外车站。板垣接过，引出关东军临时指挥部，报告军情。本庄听了禀报，命板垣统率大军，将沈阳城团团围住，炮火齐发。城内的中国警宪见王以哲第七旅已东去，沈阳城迟早要失守，纷纷弃城而逃。官商百姓亦乔装改扮，逃出沈阳。沈阳遂被日军占领。清点战果，日军缴获了12万支步枪，四千挺机枪，三千门大炮，二十六辆坦克，五百六十架飞机。又俘获辽宁省主席臧式毅等各级官员.只荣臻化装逃走了。本庄繁得悉日军占领沈阳的消息，欣喜若狂。亲自去了一趟沈阳城。当时，土肥原被任命为沈阳市长，负责建立各级的亲日伪政权。
日军占领沈阳的时间并不长，多门二郎又在长春发电报，报告日军占领了长春。后来，多门率领军队沿铁路东进，以和平的方式接管了吉林的吉林市。熙洽和其他军政官员纷纷投降。之后，本庄繁命令日本人沿南满铁路和铁路支线扫荡，短短十余日，营口，田庄台，盖平，复县，大石桥，海城，辽阳，鞍山，铁岭，开原，昌图，昌图，公主岭，安东，凤凰城，本溪，抚顺，抚顺，沟帮子，熊岳，通辽，郑家屯，牛庄，敦化，蛟河，巨流河，新民，洮南，洮南，沈阳，长春，吉林，三十城。又控制了北宁，中东，沈海，四洮，吉长，吉敦，大通，洮昂，吉海，营沟，并安奉，南满，共十余条铁路。辽吉两省，大部分都在关东军的手中。
日军攻打北大营的当夜，张学良的病好了很多，于凤至和赵四小姐陪着他，到前门外的中和剧院看京剧，梅兰芳主演的《宇宙锋》。正酣之时，一名随从副官来报，说沈阳有一通长途电话，十分紧急。张学良心想：“这几天我总是心神不宁，难道日本人又在搞什么鬼？”说完，他将于凤至和赵四小姐丢在了一边，急匆匆地离开了剧院。荣臻的电话响了起来，他的声音很大，几乎要脱手。大约在晚上十点半左右，日军的铁路守备队炸毁了柳条湖的一段铁路，向北大营发起了进攻。另一部日军，正向沈阳城门进发，请求指示。
张学良得到消息，沉声告道：“最近南京传来消息，关东军要举行军事演习，难道是演习？”荣臻急道。顿了顿，又道：“刚才北大营接到电话，说日军已于十一点钟攻入619团营房，刺刀乱捅，手榴弹乱扔，619团营房火光冲天，已造成数十人伤亡。”张学良沉吟片刻，吩咐道：“日本人就算来了，也不一定是全局性的，各部按原定计划，忍耐，不要抵抗，静候中央用外交手段解决。”放下电话，急召北平军政要员，到顺承王府商议对策。
到了19日清晨，所有人都到齐了。张学良开门见山，把荣臻的情况说了一遍，然后向众人请教。在顾维钧的领导下，文员们都主张不要把事情闹大，只等“国联”向日本施压，迫使日军停火撤军。以于学忠为首的一班武将，主张不抵抗，静候国联解决的顾维钧等文员，不以为然道：“关东军只有万余人，却在东四省横行霸道，视东四省军民如草芥。虽然避免全面冲突是最好的办法，但至少应该集中几支军队，与关东军一战。纵然牺牲数万人马，也可挫败敌人的锐气，使他们不敢嚣张跋扈，还请父老乡亲见谅。”
张学良深以为然。一时之间，不知该战还是该战。沉吟半晌，不知如何是好。沈阳又打来电话，说日军已攻下北大营，正向沈阳进发，各路日军乘火车向沈阳集结，王以哲旅已弃营东进，沈阳危在旦夕。又报北路日军占领长春南岭兵营，向长春进发。消息一出，全场失色，张学良更是无计可施。
又过了几日，噩耗接踵而至，有的说东北、辽吉、黑三省已被日军攻陷；有人说，王以哲全军覆没，臧式毅和荣臻都死在了乱军之中。有人说，沈阳的所有城市都被日军屠戮一空，老弱妇孺无一幸免。正不知如何是好，副官忽报荣臻逃出沈阳，已到北平求见。
张学良大喜过望，急忙迎了出去。荣臻穿着一身便服，一脸的疲惫。在他身旁，还有一名身穿便服的男子，正是第三兵团的团长关玉衡。张学良领着二人进了客室，分宾主落座。二人一边吃喝，一边将东四省的情况说了一遍。
关玉衡先道歉道：“玉衡鲁莽行事，处置中村案不妥，给少帅添麻烦了。”张学良摆了摆手，道：“此事怪不得你。日东北中交涉，大大小小数百件，你这是小事一桩。狼要吃羊，总是有理由的。”顿了顿，又问：“家境如何？”关玉答道：“你们的军队已到黑龙江。你先做参议官，月薪二百，如何？”说着写了一张字条，递到关玉衡面前。关玉衡知道张学良要和荣臻谈机密的事，便接过纸条，向张学良道谢，告辞离去。
关玉衡一走，张学良回头对荣臻道：“都说你在乱军中战死了，怎地还能逃得过日本人的魔掌？”荣臻将逃出沈阳的经过和东四省的情况说了一遍。张学良得知日本占领了沈阳、长春和吉林的三十多个城市，日军已下令对辽宁和吉林两省进行整编，臧式毅被日寇俘虏，熙洽投靠了日本，成为了吉林省伪省长。袁金铠，张海鹏，于芷山等人也都投敌了。辽吉两省的军队，有三成投降，三成溃散。王以哲旅从北大营出发，先向东开往吉林海龙和东丰一带，后来又悄悄向西退去，到了锦州。日军占领辽吉大部后，又分头进攻黑龙江和辽西。
张学良听了东四省的详情，痛哭流涕，说道：“老帅把东北交给我，我也不想落得这样的下场。”荣臻忙自责道：“都是荣臻，辜负了少帅的期望。”张学良还没来得及回答，就安慰道：“事已至此，哀叹无益。关内东北军尚有十万余人。关外还有十万大军，若能守住东北半壁江山，未尝不可。”
张学良依计而行。命令东北边防军总司令公署和辽宁省政府迁往锦州.东北边防军总司令任张作相，辽宁省代主席米春霖。张树森的骑兵三旅和常经武的步二十旅，以及辽宁的残部，都在大凌河西撒，与锦州守军张廷枢率领的十二旅，沿大凌河布防，固守辽西走廊，抵挡关东军的西进。令恢复吉林宾县吉林省政府，任诚允任省府主席，吉林边防军副司令李振声、冯占海为警备司令、丁超为护路军总司令，吉林抗日斗争；又命马占山接任黑龙江省代理主席万福麟，兼黑省总司令，统领黑龙江省各路军队，准备迎战关东军，以保卫黑龙江省。
