为掩盖日本扩大侵略战争的真实意图，松井太久郎花言巧语向秦德说：为表示日方的诚意，日本军队将主动撤出卢沟桥。宋哲元、秦德纯为表示诚意，竟把开战几天来抓到的日军俘虏送回丰台，交给日军。
香月清司在7月12日乘飞机经朝鲜飞抵天津上任。此人于日本士官学校毕业，又经陆军大学深造，曾任日本驻德国大使馆武官。他在日本以研究“步兵战术”小有名气，又在1928年献计制造“济南惨案”有功，被提拔为陆军教育总监部本部长。
香月清司杀气腾腾地下达了他上任后的第一道命令：“随着从国内、从朝鲜、从东北增援兵团的到来，华北驻屯军必须做好适应全面对华作战的准备！”在香月清司的催促下，满载侵华日军官兵、坦克、汽车、弹药的10列火车由山海关陆续开来，800名日军荷枪实弹由通县向北平运动。
为执行杉山元、米内光政等中央军部首脑扩大侵华战争的指示，香月清司在上任的第二天就写出了《7月13日中国驻屯军（即华北驻屯军，笔者注）情况判断》的报告，做出了野心勃勃的扩大战争的部署：
一、中国驻屯军连同第一次增加之兵力，应尽快完成必要时在战略上一举消灭第29军之基本配置，并做到随时可以开始作战行动。以上态势预定于7月20日前后完成。
二、在上述准备期间，严密监视中国军队是否破坏协定进入卢沟桥附近永定河左岸地区，一旦发现不履行协定之情事，即认定第37师为无诚意，要求该部立即向河北省南部地区撤退，如被拒绝，则行使武力，以贯彻要求。
在此情况下，第29军其他部队如与第37师采取共同行动时，即使之一并撤退。
香月清司还提出了侵华日军华北作战的设想：先进攻平津，再占领保定，然后向石家庄、德州推进。香月清司后来承认，这样一来，“其结果要变成全面的战争”。
当天下午，杉山元根据香月清司的扩大战争计划，为把在中国军队包围中面临全军覆没危险的河边旅团“从被歼灭的悲运中救出来”，指使陆军中央军部制定了《处理华北事变方针》，并在日军未完成部署之前，玩弄“不扩大事态”的缓兵之计。
对于日本的险恶用心，美国驻日大使格鲁洞若观火，他在7月13日的日记中写道：“在现阶段，在内阁、军部、外务省、新闻和工商业者之间，对于无论如何也必须制止日本在华北地位的继续衰落，似乎已经取得完全一致的意见。”
但是，中国当时在华北的最高长官宋哲元竟下令从7月14日起北宁铁路火车运行正常化，在日军准备大举进攻的情况下解除北平戒严，释放被俘的日本官兵，严格禁止与日军发生摩擦。
日本的华北驻屯军司令香月清司见状大喜，为获取在卢沟桥战场上得不到的东西，马上派参谋专田盛寿去见宋哲元，气势汹汹地提出7项无理要求，作为继续谈判的基础：（一）彻底镇压共产党的策动；（二）罢免排日要人；（三）撤去驻在冀察的排日的中央系统各机关；（四）从冀察撤去排日团体；（五）取缔排日言论、宣传机关和学生与民众的抗日运动；（六）取缔学校和军队的排日教育；（七）北平市由保安队担任警备，中国军队撤出城外。
在蒋介石“固守宛平，就地抵抗”的作战方针指导下，宋哲元觉得日军提出的7项要求苛刻得令中国人难以接受，但又慑于日军压境，在犹豫、矛盾的心理状态下竟表示原则上无异议，只希望延缓执行。
在日方一再催促下，宋哲元只得派第38师师长张自忠、华北临时政府议政委员会常务委员齐燮元、北宁铁路局长陈觉生与日本方面继续谈判。齐燮元、陈觉生都是汉奸，明目张胆地为日本侵略军说话；张自忠虽据理力争，但日方态度强硬。最后，双方达成如下妥协：立即实行撤兵；取缔抗日活动；处罚卢沟桥抵抗的中国营长；张自忠的第38师担负北平城防任务。日军谈判代表提出要宋哲元出面道歉，张自忠尽量讨价还价，改为由秦德纯代表道歉。
与此同时，日本侵略者利用缓兵之计加紧向华北运兵。7月15日，日本陆军省根据第58、59号临参令下达了组成临时航空集团向华北派遣的命令，动员各机种共18个中队，派到山海关、锦州、大连地区。
7月16日，奉命增援华北的关东军独立混成第1旅团，在旅团长酒井镐次少将率领下，经古北口抵达密云。
日本陆军中央大部分人估计，到7月19日，侵华日军可以完成作战部署，发动全面侵华战争的时机已经成熟，因而在7月16日制定了《就地限期谈判作战方案》。
在其后举行的五相会议上，杉山元声称形势紧迫，催促通过了现地谈判限期的决定，同时决定动员40万军队，迅速派往华北。会后，日本当局命日本驻华使馆参事官日高和日本驻华武官今井分别向中国政府提出通告，实际上发出了最后通牒。
增援部队到达华北后，日军决定分三路入侵华北：第一路由关东军派铃木、酒井两混成旅团，经热河向北平北侧地区前进；第二路由朝鲜驻军派遣川岸之第20师团入关，向北平南侧地区前进；第三路以平津驻屯军河边旅团为基干，从北平东侧地区，对北平包围攻击。又命板垣征四郎率第5师团，加速经朝鲜入关，会同日本海军围攻天津，还在天津附近集结200架飞机，随时准备参战。
日军一面加紧调兵遣将，一面继续对宋哲元施压。香月清司在17日派参谋通知宋哲元，要宋哲元一定要在19日之前，以正式的文字协议，完全接受日本的要求。对此，宋哲元却一味退让。18日，他借参加前驻屯军司令官田代的丧礼之机，与香月见面，正式向日军道歉，并且下令张自忠与日本代表签订接受日方要求的协定。7月19日夜晚，中、日双方终于达成撤军协议，约定双方军队将于7月22日，各自撤离军事冲突的交战前线，以缓和华北冲突的局面。
宋哲元一再示弱，蒋介石特别感到不安，因为所有宋哲元的行动与交涉，一直没有片纸只字回报南京。对于蒋介石关于“对于日本的要求，不可以轻易地让步，同时应将司令部迁移到保定，集结军队以备不测”的指示，宋哲元担心蒋介石会以抗日为名，将中央的力量重新回到冀察发展，因此宁愿向日本低头，以求自己能够继续成为南京与东京之间的缓冲。而他的一再忍让与低头的表现，正好给香月一个错误的印象，认为抗日英雄宋哲元不过如此。于是，香月决定，要在援军赶到之后，在河北给29军一个狠狠的教训，以报日军在喜峰口受挫之仇。
蒋介石在庐山连日与政府军政首长以及社会名流会商之后，于7月17日正式发表庐山谈话，宣布中央政府坚定的抗日立场。蒋介石代表所有的中国人，发表了决心迎战的心声：“卢沟桥事件发展的结果，不仅是中国存亡的问题，而将是世界人类祸福之所系，此事件能否结束，就是最后关头的境界。万一真到了无可避免的最后关头，我们当然只有牺牲，只有抗战。”
蒋介石进而提出中央政府对于卢沟桥事变解决的最低四点原则：一、不能侵犯中国的主权与领土完整。二、冀察政务委员会不能有任何不法的改变。三、政府任命的官员不得撤换。四、29军的防区不得变更。蒋介石指出，这是一个弱国最低条件的外交立场，希望日本能够设身处地地考虑，不要逼迫两国关系达到最后关头，不要造成中日两国的世代仇恨，应该能够适可而止。蒋介石进一步电告宋哲元，在进行谈判时，千万不要轻易地相信日本的缓兵之计。
而在北平的宋哲元，对于蒋介石维护主权的庐山谈话，并没有听进去，仍然完全接受日本无理的要求，并且天真地认为卢沟桥问题就此告一段落。因此，他一方面下令29军依照协议撤军，并且拆除在北平备战的防御工事；一方面电告南京，要求中央停止派孙连仲等部队北上，同时不接受中央提供的备战军火。蒋介石为了避免大敌当前时出现中央与华北当局不和的局面，勉强同意宋的协议报告，但希望宋哲元能在协议上为中国争取到更多的人事自主权，并星夜派遣与宋哲元熟识的戈定远、熊斌北上，亲自向宋解释中央抗日的决心与立场，希望他能够加以配合。
就在宋哲元完全向日本压力屈服的第二天，日本在丰台的军队不但不按照协议撤军，反而以密集的重炮，猛轰卢沟桥与长辛店的中国守军阵地。
日军根本毫无移防的迹象，大军源源不绝地从关外以及朝鲜等地进入平津地区。局势已经非常的明显，日军在平津一带开始形成合围的优势兵力。但是宋哲元却拒绝面对事实与危机，仍然相信日本人会遵守协议，和平解决卢沟桥事变。
这时，华北日军尚未最后完成集结，仍在玩弄缓兵之计，诱中方与其进行停战谈判。宋哲元和冀察当局也一再向日方让步，基本上满足了日军的要求，使日本扩大侵略战争失去了借口。
在杉山元授意下，和知鹰二从东京回天津不久，就让日本的华北驻屯军在平津地区制造了廊坊和广安门事件。
廊坊是北平和天津之间的重要战略据点，从天津攻北平，必占廊坊。这里自古即为兵家必争之地。1937年7月25日，满天阴云，天气闷热。从朝鲜派到华北的日军第20师团的一个中队，乘火车突然由天津开到廊坊，借口修理天津至北平的电话线，下午4时30分在廊坊车站下车，公然在车站布置警戒，禁止站外行人进站。
中国驻军再三交涉，日军拒不退出廊坊，双方发生冲突。香月清司7月26日下令日军进攻廊坊。日军在几十架飞机掩护下猛烈进攻，营房被敌人炸成废墟。中国守备部队奋起还击，后来奉命撤退。中国军队眼睁睁看着廊坊车站被日军强占。这就是“廊坊事件”。
7月26日下午2时，日军华北驻屯军第2联队第2大队长广部带领日军500余人，从天津经廊坊到达丰台，又换乘26辆大卡车开往北平。下午7时抵达广安门，谎称是日本总领事馆车队野外演习归来，横冲直撞要进北平城，被中国守军关闭城门拒绝。狂傲的日军竟摆出攻城架势。宋哲元指示中国守军备战迎敌。中国守军为诱敌深入慢慢打开城门，日军蛮横地一拥而入。中国军队上前阻拦，日军轻狂动武。中国守军凭借有利地形猛烈开火，歼灭大量敌人。这就是“广安门事件”。
这下香月清司总算抓到了把柄。他利用日军制造的“廊坊事件”和“广安门事件”，叫嚷扩大战争的时机已经到来，7月26日晚向宋哲元提出最后通牒，限定37师于48小时内撤出北平，否则就要进攻北平城。
不等中国方面正式答复，7月27日，日军参谋本部便经裕仁天皇批准，下令向中国第29军发动攻击，并下令从日本国内增派3个师团到华北参战。日军从7月27日3时开始，首先向通县的中国守军发动进攻，骑兵也在日本飞机掩护下进攻团河。中国军队奋起应战，但日军炮火猛烈，中国守军节节失利，损失惨重。到当日中午，通县、团河均陷敌手。
7月28日上午8时，香月清司指挥华北日军在航空兵团的配合下，分别向驻守北平的北苑、西苑、南苑的中国第29军发动猛烈进攻。南苑是北平的门户，为通往北平的咽喉要道。日军企图先控制南苑，借此控制北平南郊，再长驱直入永定门，占领北平。宋哲元派师长赵登禹为南苑方面指挥官，严阵以待。香月清司知道中国指挥官是当年夜袭喜峰口的赵登禹，不敢贸然直接进攻，先派飞机狂轰滥炸，再用炮兵轰击，然后指挥步兵从东面、南面同时发起进攻，另派一部日军切断南苑至北平的公路交通。霎时间，南苑阵地上硝烟升腾，大火熊熊燃烧，日军步兵趁机攻了上来。赵登禹指挥部队从战壕中跃出，与日军展开肉搏战，敌我相持不下。赵登禹亲自率领一个团的生力军投入战斗，杀退日军，不料大批日军冲来，敌众我寡，赵登禹率部奋战，光荣牺牲；副军长佟麟阁英勇冲杀，光荣殉国。中国守军腹背受敌，不得不奋战突围而出，南苑沦入敌手。
日军占领南苑、北苑、西苑、沙河、清河，控制了北平周围要地后，在7月28日下午1时命令北平特务机关长松井太久郎向宋哲元转达敦促书，声称“为使北平城内免遭战祸，敦劝立即将全部部队撤离北平城”。在大敌压境的情况下，宋哲元当晚派人到日本驻北平特务机关告诉松井太久郎，愿意接受日方的“敦劝”，然后偕秦德纯、冯治安，率38师4个团由西直门出城，经三家店奔长辛店，撤往保定。日军7月29日兵不血刃由正阳门开入北平城，并举行了入城仪式。
日军刚占领北平，就接到通州冀东保安队反正的消息。通州是日军进攻北平的重要据点。日本人在通州建立了以殷汝耕、池宗墨为首的“冀东防共自治政府”，下辖5个保安总队，装备精良。“七七事变”后保安队的第一、第二总队长张庆余、张砚田7月28日联名通电全国，宣告起义，活捉大汉奸殷汝耕，击毙日军驻通州的特务机关长细木繁，消灭驻通州日军、宪兵、特警等700余人，大长了中国人的志气。
与此同时，日军向天津发起攻击，驻守天津的38师副师长李文田率领该师114旅和市保安队奋勇还击，顺利夺回天津车站，炮击日军司令部，包围天津日军机场，给日本侵略者以沉重打击。日本驻天津总领事向日本驻北平使馆发出的求救电承认：“由于中国方面的攻击，我方处于极为危惧的状态。”
香月清司大惊，7月29日责令日军第20师团高木支队迅速增援天津，关东军司令官植田谦吉也命原计划向承德进发的堤支队转赴天津。7月30日，大批日军在大沽登陆，分三路包围天津，与中国军队展开激战。中国军队奉令撤退，日军遂于当天占领天津。至此，日本帝国主义发动全面侵华战争的第一个战役——平津战役遂告结束。
