日本关东军将事态扩大，使国际联盟又起风云。当日军于10月8日轰炸锦州时，蒋介石命令施肇基向国联提出再行开会的要求。13日，由法国外长白里安任主席，宣告国联行政院开会。最初站起来发言的施肇基，首先重申日本撤兵的要求，随后，强烈谴责日军轰炸锦州：“中国已提诉于国际联盟，听候调停，故极力自制，一直不做抵抗。日本为什么无端占领中国领土，杀害无辜的中国人民？”施肇基环视会场，厉声向各理事国提出警告：“如果《国联盟约》、《非战公约》不能维持，则世界和平、裁减军备、国际安全以及世界经济危机之救济，都必同归于泡影！”
日本代表芳泽谦吉慢条斯理地站起来，为日本出兵辩解说：“绝对是出于自卫措置。”和以前在会议中的发言一样，重弹老调：“从历史而言，日本在满洲的政治权益，可以说是由日本人牺牲生命和金钱所换来的，日本在满洲投资巨大，是因为满洲在日本的经济上和国家的生存上居于关键地位的重要性，中国不但侵害日本臣民，并破坏条约上的正当权利，“九一八事变”就是由于中国过去那样挑衅所带来的结果。”他再次声明，要和中国方面直接交涉，“日军的撤退，以日本侨民的安全保障为前提条件”。
施肇基眼睛全红了，咬着牙齿，立即站起来反驳：“中国人民的反日情绪，是导因于日本的军事侵略而完全出于自然，不是政府所能干涉的！”他对日本方面的要求予以拒绝：“日军的非法占领仍然继续，加之于中国的损害现在还毫无赔偿的措施，中国绝不同意和日本直接交涉！”
与会代表明显倾向于中国的立场。主席白里安提议邀请为《非战公约》的缔约国、但未参加国联的美国列席会议，只有日本一国反对，提议获得以13票对1票的多数赞成，自此以后，美国驻日内瓦总领事吉尔白乃以观察员身份参加会议。一时世界舆论以为，国联既得美国支持共同对付日本，又得具世界名望的白里安主持会议，一定会使日本对侵略中国有所收敛。国联代表们一时充满了乐观情绪。
然而这种乐观瞬间就无影无踪了。原来美国外交最易受国内两大政党斗争的影响，在传统上，华盛顿的外交政策是最不稳定的，它的诺言的价值是最低的。史汀生由于日本的强烈反对和国内孤立派的攻击，竟然指示吉尔白不得参加国联对日本采取具体行动的讨论。美国这种翻云覆雨的作风使国联十分失望。在外交史上，大国领导集团，尤其是英、法方面，对国际公法的解释时常取决于强国实用主义，而非取决于真理。因为当时资本主义强国绝对不愿由于中国受到侵略而去冒与日本作战的危险。它们只能在战争边沿后面，希望通过国联机构来调解冲突。实际上美国和英国正过着经济严重危机的日子，法国也面对德国军国主义复兴的重大威胁，它们自顾不暇，哪能为中国火中取栗？
中、小国家为了本身的利益，希望看到当日本侵略中国的时候，国联能够经得起考验，忠于自己的宪章，实行制裁日本。但这是脱离现实的幻想，根本办不到。它们于失望愤慨之余，还得无可奈何地接受大国的摆布。
日本将事态继续扩大。在将整个东北差不多都拿到手后，关东军就开始具体实施早就制定好的“满洲国”的设想。1931年11月8日，奉天特务机关长土肥原贤二，在天津雇佣中国人搞暴动，乘着混乱带走了清朝末代皇帝溥仪。溥仪藏在汽车后箱里，逃出天津。11日10时化装登上日本船，在营口上岸后，住进了旅顺的大和饭店。经过一段时间的软禁之后，溥仪不久被拥立为伪“满洲国”的执政。
本来，关东军一直想让张学良当这个“皇帝”，但张学良绝不肯接受。关东军司令本庄繁与张学良私交不浅，但此刻也彻底分手了。本庄繁似乎还有点旧武士道的义气，他命令将张学良留在东北的财产装上特别列车，运到北京的张学良那儿。在以搞阴谋为家常便饭的关东军中，本庄繁的举动极像旧时代人那样讲究名誉，令人感到不合时宜，甚至感到一种悲怆，一种嘲弄。
张学良的财物装了两车厢。本庄繁派来的人拿着他的亲笔信来到张学良面前。张学良没有起身，对那人说：“我的东西我绝不能收。我们两人虽然是朋友，但是现在等于敌人一样，你这样对我，等于羞辱我。”张学良说了一段故事：当年美国的华盛顿打仗时，有人保护他的房子，他对此很难过，他说，“我作为军人在作战，不是为了保护自己的房子，这样做就等于羞辱我”。“我现在的心情跟华盛顿一样。”张学良对本庄繁派来的人说，“你必须把这些东西拿回去，我家里原来怎么摆还怎么摆。如果你不拿回去，我就一把火都烧了。这等于羞辱我，请你拿回去。”
东西没有留下。但还没运回东北，就在战乱中不知下落了。
“天津事变”等扩大事态的情况回馈到国联。国际行政院的第三期会议正由日内瓦移至巴黎，会场在法国外交部的时钟厅。这个厅曾是巴黎和会的地点，美国总统威尔逊就在这里最初宣读了26条的《国联盟约》，这是一个值得纪念的场所。还有，1928年的《非战公约》也是在这里签订的。
主席白里安已身患重病，还是强撑参加，试图扭转国际局势。他在当时素有“世界和平天使”之称，是一位有影响的政治家，法国组阁11次，他都连任外交部长，也有“诗人外交家”之称，不独为法国国民所爱戴，亦为世界人士所推重。可惜的是，在国联派出的调查团到达中国时，白里安溘然长逝。
人们祈祷这块圣地能给中国带来公正，给世界带来好运。
1932年1月12日，国联行政院核准调查团五个委员：团长是李顿爵士，他当过孟买省长，一度代理印度总督。美国代表是麦考易将军，第三个是法国的克劳德将军，然后是德国的希尼博士，第五位是意大利的马柯迪伯爵。顾维钧被任命为中国代表，日本代表是驻土耳其大使吉田。
调查团于3月14日到达中国，受到政府也受到人民的欢迎。调查团很活跃，他们从访问上海闸北战区开始，此地是在他们到达前夕被占领的。由于战事严重，闸北和江湾完全被毁了。这是“一·二八”淞沪事变的结果。
“九一八”以后，上海人民反日怒潮高涨。工人、学生还成立了抗日义勇军，曾经组织人民法庭，公审并通缉上海市国民党部委员陶百川和陈希曾，吓得陈、陶两人全家逃跑躲藏起来。主张抗日的冯玉祥从南京来到上海却很受欢迎。上海市长张群劝道：“冯先生，秩序太乱，你不怕有人向你投炸弹？”
冯玉祥笑笑：“我没有什么了不起，只不过主张抗日，人民就赞成。要主张投降就大不一样了。”
张群听出话中之话，略显尴尬：“蒋总司令说过，我没办法，反正我也就要调动了。吴铁城就来，我也不能再管上海了。”
日本军部想在上海滋事，以转移国际间对于东北方面的注视，而趁隙制造伪“满洲国”。从这一方面说，不久发生的“一·二八”事变是为了侵略东北而故意策划的一种佯动作战。
1月19日，日本浪人在上海放火烧了三友实业社，捣毁了北四川路中国商店，紧接着又自己烧了重光葵公使馆。日本驻上海总领事村井仓松在日侨示威游行的同一天（20日），向上海市政当局提出五项要求：一、市长道歉；二、逮捕凶犯；三、赔偿损害及医药费；四、取缔抗日运动；五、解散抗日团体。
新任上海市长吴铁城答复：一、二、三项可以考虑，四、五两项，因为此类团体是由民众爱国赤诚自动组成，市政府是不能加以压迫的，而且也没有那样的权力。但如果有越轨行动，则当依法制裁之。
与此同时，吴铁城对日本人纵火焚烧三友实业社的事件，也向日方提出抗议。村井则向吴铁城表示遗憾，当面答应，查缉纵火浪人，依照日本法律从严惩办。
可是，到了22日，日本海军突然介入交涉，其第一遣外舰队司令官盐泽幸一发表了胁迫性的声明，送达上海市公安局，声明中说：“上海市长如不能给予满意答复，并立即实行日本方面的要求，则海军司令官决定采取相当手段以保护日本的权利和利益。”
此时，在黄浦江上，陆续有日本海军舰艇到达，向中国方面示威。及至24日，已有航空母舰“能登”号，以及巡洋舰2艘、驱逐舰5艘、炮舰1艘、敷设舰1艘，共10艘。其中的巡洋舰“大井”号，约有陆战队员200人离舰登陆，开赴设于江湾路的日军陆战队本部。据当时情报，日本海军有占领上海郊外的真如无线电信局之意。村井仓松以海军压力为后盾，于24日向吴铁城提出：如果在相当时期之内得不到满意答复，则保留采取必要行动之权。暗示可能使用武力。到了27日，村井更强硬地提出“限28日下午6时前回答”的最后通牒。
吴铁城召集来的各界代表坐成一圈，吴铁城自己在“圈”里来回转悠。趁代表们争论时，他到隔壁给蒋介石打电话：“日本人下令要我取消抗日团体，禁止反日言论，下了最后通牒。”
从杭州烟霞洞刚刚回到南京的蒋介石，忙于与汪精卫的政治分赃。他们又是握手言欢，又是到紫金山哭陵，又是召开中央临时会议，不言如何对抗日军的挑衅，却攻击外交部长陈友仁的外交政策，因陈友仁的外交部曾提出过与日“和平绝交”，借故责难孙科的广州政府，直到孙科主动让位宣布辞职，蒋、汪上台，才回过头命令吴铁城：“不许抗日，不能抵制日货！不准示威游行，把义勇军办事处的牌子先拿掉。我们现在不能跟日本人打，工业、军火、军队差得太远！”
吴铁城本着蒋介石“忍辱负重”的指示原则，立即派警察查封了“上海各界抗日救国委员会”。蒋介石不放心，又命令参谋总长朱培德和军政部长何应钦，立即派宪兵第六团从南京赶赴上海，在中日两军战斗的中间地带，“起缓冲作用以防范不测”。
1月28日，日本通知各国领事馆，以中国方面不能在限期之内给予满意答复为借口，寻衅开战。当天午后，黄浦江上的日本舰艇又有陆战队员600人登陆，部署于闸北华界和日本租界的邻接地区，进入战备状态。
吴铁城决定做最后的让步。下午1时，答复总领事村井仓松，对于其原先提出的五项要求完全接受，同时下令取消所有抗日团体，由警察一一予以封闭。对于中国方面的姿态，村井不停地摇晃着躺椅，嘴角露出奸笑。
人们以为战云会随着晚霞退去，醒来会是一个晴天。
错了。日本的主意已定，吴铁城就是退进黄浦江，村井也不会满足。夜间，蒋介石正如往常一样打开日记，要记上今天最后的一笔，秘书送来吴铁城的急电：“万急。限30分钟到南京。中央执行委员会、行政院钧鉴：艳（29）日凌晨零时30分据公安局温局长面称：日本海军陆战队于俭（28）日晚11时分在闸北一带开始军事行动，向我军进攻；我军已经抵抗，在交绥中……上海市政府叩。”
这是“一·二八”淞沪事变发出的第一个报告。蒋介石拿着电报在屋里转开了磨，紧皱眉头：“奇怪，昨天日本领事不是对答复还满意，表示傍晚撤兵，怎么到了午夜竟开起战来？”上海方面，日本军队大肆进攻。日本海军对日本陆军占领东北，一直不服，也想为天皇立大功。日本第一舰队的盐泽司令吹嘘他在四小时内就可以占领上海。他以为，在蒋介石三天亡国论指导下，中国军队不敢抵抗，取胜不成问题。出乎意料的是，日军虽有飞机和海军的配合，却经不住愿意为国牺牲的十九路军英勇还击。十九路军自从一到上海以后，就以日军为假想敌演习。日军6000人分路进攻闸北，经过两天两夜的激战，十九路军打退敌兵，使敌遭受重创。日军假装说是发生了误会，愿意和平，托英美领事出来调停，要求停战三天。同时秘密调集军队，增加到1万多人，在2月2日再次发起猛攻。十九路军在热情的上海人民支援下，又把日本军队赶下海去。日方认为盐泽战斗无能，连连失败，立刻将其撤职，在2月9日由野村司令带领3万精兵再战。
十九路军请求增援，请缨的官兵也不少，蒋介石按兵不动，对何应钦说：“哪个军人还敢去？十九路军闯了祸，他们还想再闯祸？现在打了十几天，总算保住面子，该退了，再不能闯祸了！”
代替陈友仁担任外交部长的罗文干，来到南京中山路三元巷的京沪卫戍公署，谈起抗敌，对蒋介石一肚子不满：“当我军连续几天战胜日军时，英法美各国公使都轮流请我吃大餐，并向我祝贺；后侦知我政府不调兵增援，各国公使都不睬我了。昨天蒋委员长找我询问外交情况，有没有好办法？我把各国公使对我前后两种态度照样告诉他，同时说，有得打，外交有好办法；无得打，外交也无好办法，多打一天，在外交上也多一天的好收获。他（蒋介石）不满意我，我是这样说，他免我职，我也是这样说。”
自3月3日国联开会决定中日双方停止淞沪战争之后，蒋介石对京沪卫戍公署司令长官陈铭枢说：“《淞沪停战协定》，最好由淞沪警备司令戴戟或十九路军负责人会同外交次长郭泰祺办理。”戴戟来公署时，陈铭枢就把蒋介石的话向他说了。戴戟眉毛一挑，反诘道：“淞沪停战的签字，最好由你签。”
陈铭枢沉默良久，公署参谋长邓世增帮陈铭枢说：“孝悃（戴戟字），和平停战是好事，就算我们打到日本东京去，亦要有和平签字的一天，为什么为求和平签一签字都这样固执呢？”
戴戟大为不悦：“如日方认错的和平停战协定，我是同意签的，但停战协定内有一条‘上海周围20里内不准中国驻兵’，这种丧权辱国的协定，我是坚决不签的！阿蒋（介石）签字的人多得很，宋子文、何应钦、吴铁城等都是能手，何必要我。”
戴戟略含讥讽的话，重重地敲击着陈铭枢、邓世增的心，他俩埋头抽烟，再也不愿提起签字的话题。
最后，也就是李顿调查团到达上海的当天（3月14日），停战会议在上海英国领事馆举行，中国代表为外交部次长郭泰祺，日本代表为驻华公使重光葵。此外，英美法各国公使及意大利代办都参加了会议。中国坚持会议议题只限于确实停止敌对行动、日军无条件撤退的原则。日本则打算把“撤兵”和“排斥日货”等问题缠在一起，以及意图以“扩大上海公共租界”、“上海自由港”等策谋来拉拢调停各国，使问题拖延下去，但还是在国际压力之下，于5月5日签订了“撤退日军、恢复事变以前状态”的停战协定。正当停战交涉之中的4月29日，在上海有朝鲜独立党党员尹奉吉投掷炸弹于日本人庆祝日皇诞辰的会场，将日军司令官白川义则大将炸死，日方代表重光葵也负了重伤。中国代表郭泰祺，也于5月3日被高呼抗日的学生殴伤住院。这样，5月5日签订停战协定时，协议是送到中日两国代表所住医院中签的名。
在上海的国联调查团只做了短暂停留，即乘包租的轮船先到南京，后到芜湖、九江、汉口，再回到南京，和南京的蒋介石开了一系列的会，会见了行政院长汪精卫和外交部长罗文干等人，再从南京坐火车北上。
在从南京乘船赴汉口时，中间曾停留九江。在船上的三天，各国工作人员都显示了他们的工作姿态。欧美人员总是从上午9点至12点，下午2点至6点照常办公，团员们白天阅读文件，下午5时茶点漫谈，交换意见。
日本代表团人员极少，除团长之外有一位陆军武官和一位海军武官。三人每天用大部分时间坐在船头研究带来的地图。地图详尽得令人吃惊，粗形的房屋和树木都应有尽有。这也说明他们为侵略中国已精心策划良久。
中国代表除极少数外，都在船上不分昼夜地大打麻将。国联秘书厅的中国官员吴秀峰对此很看不惯，对中国代表团的秘书长王广圻说：“我们国家正处在存亡关头，如果我们仍不振作，就会亡国！日本人天天研究侵略中国的计划，我们却在这里日夜赌博，这不是让外国人更看不起我们吗？”
翌日，王广圻告诉吴秀峰，他们决定白天不再打牌。可是他们从此改为通宵赌博，白天睡觉。究其原因，是国民党取得政权后，自己培养的外交人才很少，“九一八”以后，只好起用北洋政府的外交人员，顾维钧是这样，跟他进来的旧部也不少，素质不高。
张学良在北京宴请李顿调查团，诉说了东北日军行动的非法性。其实张学良心里很明白，国联能给我们带来什么呢？只是空口说说，对日本不能施加任何影响。所以他除了尽可能陈述不平，让人们分清黑白之外，别的事他不能做。他对国联已不抱太多希望了。
国联调查团的报告书，于1932年9月4日在北平完成，9月30日送达中、日两当事国。10月2日在日内瓦与南京、东京同时发表。报告书内容计10章，达139页之多。该报告书在前半部确认“满洲是中国的领土”（第二章），并断定“九一八事变不能认为日本军是出于合法的自卫手段”（第四章），但在后面又认为东北有其“特殊情况”，“即使恢复九一八以前原状，不过徒使纠纷重见，无济于事”，“维持及承认现时组织（即‘满洲国’）也并非适当”（第九章）。这种前后矛盾的报告，其总的意图就是调和。
这样的报告书，连蒋介石看了都直摇头，却也无奈。他的主要精力还在“剿共”上。
正遭受蒋介石围追堵截的工农红军指挥部，以民族利益为重，还是派出人员和冯玉祥、李济深等抗日反蒋力量联络，组织抗日同盟军，以便与日寇浴血奋战。中国共产党领导的工农民主政府继5月9日发出《反对国民党出卖淞沪协定通电》后，再次发出强烈通电：“李顿报告稿公开地最无耻地宣布了共管中国的计划……中央工农民主政府号召全国民众武装起来，以革命的民族战争来粉碎李顿的报告稿……”
在通过李顿报告书之后，中国方面急盼着国联能对日本加紧制裁。但结果是雷声大，雨点越来越小。日本对中国东北的侵略并未停止。