1931年9月18日晚10时许，日本关东军岛本大队川岛中队河本末守中尉率部下数人，在沈阳北大营南约800米的柳条湖附近，将南满铁路一段路轨炸毁。日军在此布置了一个假现场，摆了3具身穿中国士兵服的尸体，反诬是中国军队破坏铁路。日军独立守备队第二大队即向中国东北军驻地北大营发动进攻。次日晨4时许，日军独立守备队第五大队由铁岭到达北大营加入战斗。5时半，东北军第七旅退到沈阳东山嘴子，日军占领北大营。战斗中东北军伤亡300余人，日军伤亡24人。
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。
