日本统治集团尤其是军部与关东军首脑，在大肆宣称“满蒙生命线”面临危机的同时，着手制定侵占中国东北的行动计划。早在1929年7月，关东军作战主任参谋石原莞尔就奉命起草了一个题为《关东军占领满蒙计划》的文件，提出了以武力占领中国东北的具体构想。
为了充分验证其构想，侦察中国东北的军事要地，完善占领中国东北的计划，关东军从1929年7月到1931年7月，先后组织了3次规模较大的“参谋旅行”。
第一次称为“北满参谋旅行”，由关东军高级参谋坂垣征四郎和石原莞尔统领，企图是研究在哈尔滨附近进行攻防作战的问题。从1929年7月3日开始，至7月14日结束。路线由旅顺出发，经长春、哈尔滨、齐齐哈尔、海拉尔到满洲里；回程经昂昂溪转洮昂线，到泰来、洮南，然后返回旅顺。7月4日，石原到达长春时，发表了《战争史大观》的演讲。在由长春去哈尔滨的火车上，又提出了《扭转国运之根本国策——满蒙问题解决案》和《关东军占有满蒙计划》。
在《满蒙问题解决案》中，石原系统地阐述了占有“满蒙”转变日本国运的“石原构想”。认为，下一次世界大战是“人类最后的大战”。美国势力向远东扩张，将是阻碍日本向大陆发展的最大挑战者。当今世界有了通航全球的飞机，战争技术发达，“东洋文明中心的日本”与“西洋文明中心的美国”必将开战。为了做好对美战争准备，“解决满蒙问题是日本的唯一活路”。他指出，日本占有“满蒙”，既可恢复国内的景气，消除不安定因素，又可“及时扑灭中国东部的排日”。这是“转变日本国运的根本国策”。而作为前提，“满蒙问题的解决，只有由日本领有该地才能完全实现”。
在《关东军占有满蒙计划》中，石原提出的方案是：关东军占有“满蒙”，巧妙地解除中国军队的武装；由日本人在这块土地上“经营大规模的企业”，让朝鲜人“开拓水田”，中国人“从事小商业和体力劳作”；同时，以4个师驻扎“满蒙”，“防备苏联的入侵”。
第二次是1929年11月的“辽西参谋旅行。”其目的是研究在锦州附近作战问题。他们在“奉天城攻击要领”及“弓长岭夜袭”研究已有成案后，开始进行新民屯渡河、向锦州方向追击、进攻锦州和山海关西部的作战方案的研究。
1931年，关东军组织了第三次参谋旅行，仍称“北满参谋旅行”。这次活动主要是为了让因人事调动而新来的关东军幕僚亲自看看他们所不熟悉的北满情况，以加深他们对北满战略价值的认识。
在此期间，坂垣和石原委托久间亮三在“石原构想”基础上起草的《关于满洲占领区统治的研究》也于1930年9月完成，并在12月由关东军正式印刷成册。这份文件提出占领满蒙的目的是：“迅速占领满洲及蒙古之一部，完全置于我方势力之下，以获得对外长期作战之资源及其他有关之牢固基地。”并对未来日本占领东北后的行政统治事项，作了明确规定。这表明关东军不仅积极策划如何侵占东北，而且对侵占地区如何进行统治也在进行准备。
到1931年3月，在坂垣、石原等人的策划下，关东军司令部正式制定了《满蒙问题处理方案》，决定“若遇非常情况，关东军应有决心自行决定颠覆张学良政府，占领满蒙。”并设想了“制造事件的谋略”。
此时，在日本军部上层，随着“三月事件”的流产，“确保满蒙先行”论开始抬头。1930年11月，日军参谋部在拟定《昭和六（1931）年度形势判断》时，就怎样解决满洲问题进行了讨论。确定解决满蒙问题分3步走：第一步，改变日本所谓“正当权益”被损害的现状，确保并进而扩大这一权益；第二步，在“满蒙”组成一个从中国中央政府独立出来的新政权；第三步，完全占领中国东北。
根据这一计划，1931年6月11日，在参谋部作战部长建川美次的主持下，召开了陆军省和陆军参谋部的军事、人事、编制、欧美和中国科“五科长会议”，进一步商定行动纲领。6月19日，制定出《解决满洲问题方策大纲》，规定在此后一年内，要让国内外透彻地了解“满蒙”的实际状况和日本的立场，作好转入军事行动的准备。7月。关东军参谋长三宅光治到东京，将上述《大纲》作为指令下达给关东军。