駐平津前線的中國第29軍，麵對日軍的包圍和挑釁，進行了一些戰備工作。與此同時，還加強了宛平盧溝橋地區的防禦部署。守衛接防後，即以得到加強的第3營(共1400人，營長金振中)部署於宛平城和盧溝橋一帶；以第1、第2營和團部集結於長辛店地區。該團官兵發誓：“寧為戰死鬼，不當亡國奴”，抗日鬥誌高昂。
日軍在威脅利誘宋哲元和第29軍失敗後，即從軍事上步步進逼，蓄謀重演“九·一八”事變的故伎。為此，日軍從1937年5月起，頻繁地在宛平盧溝橋附近舉行挑釁性軍事演習。7月6日，駐豐台日軍要求通過宛平城到長辛店一帶演習，遭到駐軍拒絕，但日軍堅持不退，至晚始返豐台。
1937年7月7日夜間，駐豐台日軍1個連未經中方允許，即以軍事演習為名，到盧溝橋之回龍廟—大瓦窯中國駐軍防區附近耀武揚威。深夜零時許，日本駐北平特務機關長鬆井太久郎電話告知中國冀察當局，詭稱：日軍在盧溝橋演習時，失落士兵一名，要求進宛平城搜查。日方的無理要求遭到中方拒絕後，仍堅持要派兵入城，否則“將以武力保衛前進”。
冀察當局為防止事態擴大，經與日方商量，雙方先派人進城調查，再尋處理辦法。正當雙方交涉之際，中國駐屯旅已令豐台日軍第3營趕赴盧溝橋待命。不久，日方雖得知失蹤的士兵已歸隊，但仍提出讓日軍進至東門城內數十米處，再行談判的要求，又遭中方拒絕。7月8日晨5時，正值雙方商討調查辦法之際，日軍突然向宛平中國守軍發起攻擊，中國第29軍金振中營被迫奮起還擊，由此揭開了日本全麵侵華和中國全國性抗戰的戰幕，同時這也是第二次世界大戰在東方的爆發。
7月8日，中國共產黨就通電全國，大聲疾呼：“全中國的同胞們！平津危急！華北危急！中華民族危急！隻有全民族實行抗戰，才是我們的出路！我們要求立刻給進攻的日軍以堅決的反攻，並立刻準備應付新的大事變。”同一天，紅軍將領致電蔣介石，表示“願在委員長領導之下，為國效命，與敵周旋，以達保家衛國之目的”。
7月8日，日軍三次炮擊和進攻宛平駐軍，並攻占了永定河東岸的回龍廟附近和鐵路橋以南部分地區。隨後，又調集兵力，調整部署，準備9日進攻宛平城。
7月8日夜，中國第29軍副軍長秦德純與日本駐北平特務機關長鬆井舉行會談，至次晨2時達成3項口頭協議：(1)雙方停止射擊；(2)日軍撤至豐台，中國軍隊撤到永定河西岸；(3)宛平由冀北保安隊接防。但是日方意在緩兵，拒絕執行停火撤軍協議。
7月9日，中國共產黨代表周恩來等前往廬山會見蔣介石，共商抗日救國大計。在9日、10日兩天之內，喪信棄義的日軍四次違約兩次進攻宛平駐軍，並複占鐵路橋和回龍廟地區。10日夜，第29軍展開猛烈反擊，終將失地奪回。日軍退至大棗山及其以東地域待援。
日軍挑起盧溝橋事變後，7月11日上午，日內閣五相會議通過了杉山陸相提出的派兵案，即：從關東軍抽2個旅，從朝鮮軍調1個師，從國內派3個師和18個飛行中隊，到華北參戰。同時，會議還將“七·七”事變改稱“華北事變”。接著，近衛首相和陸海軍首腦分別上奏天皇，均獲批準。
11日下午，日本政府發表了《派兵華北的聲明》，誣陷中國第29軍挑起了盧溝橋事變，聲稱：“內閣會議上下了重大決心，決定采取必要措施，立即增兵華北。”隨後，近衛首相連夜召集貴、眾兩院議員代表、財界實力人物和新聞界人士開會，介紹內閣決定出兵的決心，爭取各界支持。同日晚，日陸軍參謀部分別向關東軍和朝鮮軍發布命令，迅速動員指派的部隊向華北開進。這一天，陸海軍還就在華北協同作戰問題達成了協議。與此同時，日本天皇欽命教育總監部部長香月清司中將接任中國駐屯軍司令官。
7月12日，香月趕赴天津後，立即召開軍事會議，決定動用第一批增援的兵力，一舉殲滅中國第29軍，並於7月20日前“作好適應全麵對華作戰的準備”。7月15日，日陸軍參謀部下令組編臨時航空兵團，並將其所轄之18個飛行中隊調往中國東北待機。
7月15日至17日，日陸軍參謀部又相繼作出《形勢判斷》，製定了《對華作戰要領》和《在華使用兵力時對華戰爭指導大綱》，認為，“迅速收拾時局下最大決心的時機已經到來”。規定作戰方針是，“盡量限定於華北作戰”，“根據情況，預計可能轉向全麵對華戰爭”。接著，增派的日軍源源不斷地運往中國。