9.18事變，東北軍中人稱三個省隻有兩個明白人，就是臧式毅和黃顯聲。9.18事變前，臧曾多次苦苦警告張學良日軍即將動手，並派黃專門跑到北平去見張報告危險，張卻當時吸毒又患傷寒，到協和住院，顯得思維精力都不充足。回複都是要求鎮定，萬一打起來不抵抗，等待“國聯公約”的調停等等……
藏自知無力回天，在9.18發生時悲憤地讓東北軍參謀長榮臻“趕快出去調兵遣將收複沈陽吧！”自己則以地方官守土有責留下辦交涉不肯離去，後絕(食)未死，帶著目的加入偽(政)府。
黃顯聲則另有主張，9.18事變前，八月底他已經通過當時的警務督察長熊飛弄到日軍情報，知道事變即將發生，這也是黃到北平見張學良的直接原因。黃不肯坐以待斃，回返奉天後當即下令各縣警務隊（公）安隊擴充成12個總隊，並發放槍(支彈)藥。這個舉動意味深長，這批槍支成了後東北各路義勇軍中的主要武器來源之一。
後來的東北(抗)日義勇軍中，原東北的警務人員占了相當高(的)比例，而且多位著名的義勇軍指揮官，比如鄧鐵梅，王鳳閣，高玉山等都是原東北警務出身。而黃對奉天的警員也進行了充分的部署，將2000名警員組織起來，編成一個總隊並發槍，自己從9月初即晝夜不離辦公室，隨時準備應變。
所以9.18事變剛剛發生，他率領的警務總隊，相當於(武)警，不包括治安警和交通警，已經離開機關，投入抗擊。
後來的救國會執委朱煥階9月19日晨曾趕到警務處打探消息，卻見鐵門緊閉，有幾隻麻雀啄食。向周圍人打聽，前一天夜裏有人看到，黃部警隊的動作極快，第一聲爆炸聲剛剛響過就開始行動，離開機關，顯然是早有部署。
當時奉天主要兵力包括王以哲的第七旅，總(部)衛隊，張學良的衛隊營，講武堂學兵和黃顯聲的警務部隊。事變爆發的時候，獨七旅旅長王以哲和三個團長都不在部隊。王第二天下午才便衣出城，在郊外與部隊彙（盒）。第七旅苦苦等待命令，最後等來的卻是--不許抵抗，任其占領營房繳械。該部靠下級軍官自發組織才勉強突出重圍，損失慘重。
衛隊的負責人是榮臻的兒子榮子恒，因為形勢緊張，當天被派率部到野外進行為期八天的拉練，所以沒有加入戰鬥。
還有當時因為各種事情不能到任的吉林省（主）席張作相，黑龍江省（主）席萬福麟，學生們聽到槍聲怎麼也找不到的講武堂負責人周濂〔中〕將。哪個，不是明白人？
張學良衛隊營營長譚海倉促中把張府各房門上鎖，武器埋在院裏，隻帶著鑰匙逃回北平，張學良啼笑皆非，大罵“不是人，什麼東西！”。因為張一向叫譚海“叔叔”，這一次顯然是氣極了。
各部隻有黃顯聲部和講武堂學兵，五連連長張占元陣亡，主動進行了抵抗。黃顯聲指揮警隊在二經街一帶依靠簡單的街壘與日軍對戰多時，最終，在日軍坦克的攻擊麵前，隻有輕武器的警隊傷亡太重，被(迫)撤離。
黃在撤退時囑咐警隊官兵盡量攜帶武(器彈)藥撤退，連夜經過新民向錦州集中待命。但由於準備充分，沈陽警務部隊撤退到錦州是動作最快，損失最小的。
黃顯聲到達錦州後，成為1931年秋冬實際的前敵總指揮。當時東北邊防軍公署和遼寧省政府公署都搬到錦州重建，但張學良和張作相都未到錦州，軍政事務由黃顯聲代拆代行。他立即聯絡駐防義縣的12旅旅長張廷樞向大淩河布防，取得穩定陣線。
當時，東北軍參謀長榮臻也到錦州辦公，援軍也陸續到達。榮是個舊式軍人，有鴉片癮，又知道張學良信任黃顯聲。故此事務皆付黃顯聲。後國聯有員來調查，與榮臻交談時發現他未及收拾的煙具，於是對翻譯說:“這樣的(將)軍怎麼能抵(抗)日本軍隊呢？”