上海市政府在南京国民政府指示下同意接受日本的最后通谍，并于28日下午1时把复牒面交日本总领事，当时日本人还表示满意。当晚11时2分，日本海军司令部突然向上海市政府提出保护侨民问题，双方尚在交涉时，日本海军陆战队已分三路向闸北进攻。处于高涨的抗日情绪之中的国民党第十九路军坚决反击，“一·二八”事变就这样爆发了。
“一·二八”事变发生时，日本海军第一舰队司令盐泽曾对外宣称：4个小时即可拿下闸北。但英勇的十九路军奋勇杀敌，随后第五军赶来增援，日海军死伤惨重。日本内阁在2月5日增调第九师团和混成旅团前往上海扩大侵略，使侵华兵力从6千增到10万人，由于战事难以进展，日军曾三换最高指挥官，但到了2月19日还未能攻进闸北，战线僵持在江湾、闽行一带，日军速胜的希望彻底破灭，而各种危机呈现出来。
日军进攻上海的军事行动引起英、美等国的强烈不满。因为上海是这些国家在中国利益集中的地方，日军进攻直接影响英、美在中国的殖民统治地位。欧美各国对日本的军事行动表示了强硬的态度。从战争开始的1月28日，美国驻日大使福白斯马上向芳泽外相提出警告。29日，驻上海的英、美、意领事开始出面调停，总算达成了暂时停战协定。战斗再度开始之后，他们也一再对日本提出了抗议。
日军进攻极大地震动了南京政府，因为日本对上海的进攻已触及南京统治集团的经济基础和根本利益，所以南京政府对日政策有所变化。事变后，南京政府宣布内迁洛阳，重设国民政府军事委员会，蒋介石任委员长，决定对日本新方针：“一面抵抗，一面交涉。”新任行政院长汪精卫的解释是“军事上抵抗、外交上交涉”。但实际上在军事上的抵抗是非常有限的，在上海前线作战的只有十九路军和第五军。国民党并没想把侵沪日军赶下海或消灭，而对日政策的重点仍然是放在依靠国联和英美调停上。
日军在上海严重受阻后，日本政府还幻想在军事上增兵以争取在战场上首先胜利。2月23日，决定再增两个师团，并组成了以白川义则为第三任司令官的上海派遣军。但在中国军民的顽强抵抗下，还是难有进展。内外局势开始不利于日本统治阶层，尤其是担心对英美关系的恶化。高桥藏相说：“我国海外信誉正在急剧下降，日军在海外筹划资金几乎已不可能，这样下去，军费连三个月也维持不了，而且国内形势也真令人不寒而栗。”日本统治阶层还担心中国政府向国际联盟提出控诉，把“九·一八”事变和“上海事变”都包括在“日华纠纷”这一概念之中而主张两个事变不可分割论。这是因为害怕“九·一八”事变所获得的新权益也会丢掉。内大臣牧野伸显说：“如果我国在上海失败了，则直到现在的满蒙问题也将统统化为乌有。”高桥藏相说：“如果在各国中孤立了，是否连迄今苦心经营的满蒙结果也会丢得一干二净，真是令人不胜担心。”在内外压力下，日本同意和南京政府谈判解决上海事变。
2月28日，在英、美驻华公使调停下，中日开始直接谈判，谈判地点在英国军舰“肯特号”上。当时达成以双方撤兵为主要内容的初步意见，3月2日，中国军队撤退到南翔一线。3月3日，日军声明达到出兵目的，停止攻势，撤到船上。
3月24日，在美、英、法、意驻华公使武官列席的情况下，中日停战会议在上海英国领事馆举行。30日，大体谈妥停战撤兵方案，但日本在撤兵方案和接收区域上无理纠缠，并拒绝了美国的调解。4月11日，南京政府向国际联盟再次提出上诉，4月19日和28日，国联19国委员会通过了两个决议案。30日，国联大会通过了要求日本撤兵、恢复“一·二八”事变前的现状的决议案。日本在外交上非常孤立。受到沉重的国际压力。
日本侵华行动还受到亚洲其他国家人民的反对。4月29日，朝鲜侨民尹奉吉在上海虹口公园刺杀了日本上海派遣军第三任司令官白川义则，重光葵也被刺受重伤。5月3日，出面和日本谈判的南京政府外交部次长郭泰祺，因同意日本无限期撤兵、达成有损中国主权的协定草案，遭到爱国学生的痛打，住进医院。另外，东北抗日武装斗争兴起，日本急需调兵去镇压。
在这种形势下，1932年5月5日，郭泰祺和重光葵在医院里签订《上海停战协定》：中日军队今后不得越过停战时的驻兵线；日军撤至公共租界内，接收区的治安由中国警察负责，成立中、日及友好国家代表参加的共同委员会，负责撤兵及接收事务，根据这一条，英、美、法、意四国代表在协定上签字。第二天，日军开始撤兵，到31日，日本陆军全部从上海撤走。
《上海停战协定》实际上是个丧权妥协的协定，它规定中国军队不得在上海自己的国土上驻防，上海治安要交外国军官指挥中国警察来维持，以防发生冲突，对日军的侵华罪行没有任何谴责。所以，中华苏维埃政府在5月9日发电谴责：“中华苏维埃政府否认反革命的国民党与日本及一切帝国主义的谈判和密约，否认5月5日卖国的国民党政府签订的停战协定。”号召全国人民进行民族战争保卫家园。
四、伪满洲国被南京政府和列强否认
日本在占领中国东北三省后就准备实施蓄谋已久的吞并计划。首先，日本筹划建立一个伪政权，先把东北变成第二个朝鲜，由日本掌握实际控制权。
9月22日，关东军拟定了《满蒙问题解决方案》，内容主要有：建立以宣统帝为元首、领土包括东北四省及蒙古，得到我国支持的新政权，使之成为满蒙各民族的王道乐土”，“国防和外交由新政权委托日本帝国掌握，交通、通讯的主要部分也由日本掌握，费用由新政权负担”。此后，日本加紧拼凑、组织傀儡政权。
10月4日，关东军发表声明，诬蔑张学良没有继续“在东北立脚的资格”，“不具备文明国家的军队和独立国家的国格”，要建立新政权。随后日本开始在吉林、辽宁等地先扶植地方“独立政权”。
10月6日，关东军司令本庄繁和南满铁道株式会社总经理提出所谓“建立新政权的原则”。并为了加强政权的欺骗性，由关东军特务头子土肥原贤二筹划，在11月11日把清朝废帝溥仪从天津弄到东北。1932年1月初，日本占领锦州后，国联决定派出调查团来东北。为了造成既成事实，日本加紧筹建伪满洲国的行动。
1932年1月6日，日本外务省、海军省、陆军省联合制定了《中国问题处理方针要纲》，内容比以前更加明确，并提出：满蒙应从中国主权下分离出去、作为一个独立政权统治的地区，并逐渐形成为一个国家。1月22日，关东军司令部召开一系列会议，具体筹划、解决建立“新国家”问题。为了走走所谓“建国是根据当地居民自发意志”这种形式，关东军于2月16日把“九·一八”事变过程中各地建立的傀儡政权代表召集到沈阳开会。其中，中东铁路特别长官张景惠和吉林省长熙洽等人是反共特务团体红字会的会员。以张景惠为委员长的伪东北行政委员会宣布“从此与国民党政府脱离关系，东北各省区完全独立”。25日，日本政府批准了由关东军组织拟定的《新国家组织大纲》。
3月1日，完成了筹建准备的东北行政委员会，以张景惠的名义发表建国宣言，声称：“根据3千万民众的意向……同中华民国脱离关系，成立满洲国。”被拉来当元首的执政溥仪，也发表了讴歌“王道乐土”的执政宣言。然而，正如《满洲国指导方针要纲》所表明的，实际统治则是“在关东军司令官兼驻满帝国大使之下，主要通过日本官吏”来进行，“满洲国”是个“与大日本帝国有着不可分割关系”的不折不扣的傀儡国。事实上，在中央政府的官吏中，日本人所占的比例竟达五六成之多。各行政机关的头头虽由满洲国官员担任，但国务院总务长官以及各部的次长、司长级官员和地方政府的省、次长以下的主要职位，均由日本人把持。3月9日，与建国仪式同时举行了执政就任仪式的溥仪，在第二天就向关东军司令官约定，有关国防及维持治安，铁路、港湾、水路、航空港等的管理和新建，均委托给日本，并向日本军队提供设施，以及聘请日本人当顾问等。这些约定由关东军司令官同郑孝胥国务总理逐一缔结各项协定而具体化。日本通过关东军和日本人任官吏完全掌握了“满洲国”政治、军事、经济的实权。
伪满洲国的建立，引起中国和国际上的强烈谴责，在这种情况下，日本做贼心虚，也不敢公开承认伪满洲国，而采取了除了法律上外全面扶植的做法。
3月12日的日本内阁会议，通过了《处理满蒙问题方针要纲》，声称要“对满蒙……应逐步诱导，使它具有作为一个国家的实质”，“并加以扩充，应以新国家为对手，谋求我国在满蒙权益之恢复与扩充”。同一天决定的《满蒙新国家成立后对外关系处理要纲》并确认：为求“对外关系尽可能不发生障碍”，对“满洲国”暂不给予国际法上的承认，而尽量以非正式的方法，与满洲之间结成事实上的关系，以此来“努力实现并扩充帝国之权益，造成既成事实”。4月26日，三井和三菱两大财团签署了向“满洲国”提供2千万日元贷款的协议，加紧输血打气。拖延了几个月后，在9月15日，日本正式承认伪满洲国，并签订《日满议定书》，以宗主国的地位自居，视东北为日本的殖民地。
伪满洲国的出笼，引起了南京政府的强烈抗议。1932年2月21日发表宣言，不承认任何伪组织及所谓东北的独立。23日，针对伪满建国会的召开，南京政府向日本提出严重抗议，次日，中国驻国联代表颜惠庆向国联理事会提出正式通知书，宣布决不承认任何未经中国中央政府同意而建立的行政组织。3月12日，南京政府发表声明，痛斥伪满洲国“为叛变机关”，并认为伪满洲国是“日本政府之变相的附属机关”，“对于其一切非法行为”，中国政府“绝对不能承认并应由日本政府负其全责”。