9月20日，日本陸軍省和參謀本部取得一致意見：軍部希望在此時一舉解決“滿蒙”問題。如果政府不同意軍部方案，即使政府倒台也毫不在意。9月30日，日本軍方製定了關於“滿洲”事變解決的方針，強調必須避免與張學良、南京政府或廣東政府進行交涉。對此，重光葵回憶說，日本軍部對於“滿洲”問題，最初不以中國的中央政府為對手，堅持采取與“滿洲”的地方政權協商解決的態度。隨著事態的進展，與地方政權談判已經不能解決問題，隻能有待於中央的解決。但是，軍部堅持不與中國中央政府談判，而著手於親自統治“滿洲”。與此同時，關於他們在“滿洲”的行動，軍部斷然采取了不許第三國幹涉的方針。
看來，日本軍部已經完全倒向關東軍。無論內閣的態度如何，都決心借“九一八”事變企圖“一舉解決‘滿蒙’問題”。
（三）蔣介石迷信國聯
“九一八”事變發生後，顧維鈞向張學良提出兩條建議：一是訴諸國聯，二是派人去與日本政界大員交涉。他還說：訴諸國聯隻是為了引起世界和公眾輿論的注意，間接給日本施加某種壓力，使其不再擴大在“滿洲”的侵略行動，而直接談判才是解決國際爭端的正常手段。但是，張學良認為，同日本人進行交涉是沒有用的，於是采納了第一條建議，並將他的想法電告了南京國民政府。南京政府接到張學良的報告後，立即電令中國駐國聯代表施肇基，讓他把事變提交給國聯理事會討論，並且表示：中國政府一定服從國際聯合會關於此事所作出的任何決定。
在訴諸國聯的同時，南京外交部向日本提出抗議，要求日軍停止戰鬥、恢複原狀。9月20日，國民黨中央常委會作出決議：“對日武力可退讓，交涉決不放鬆。”於是，南京政府同日本開始進行交涉。還在“九一八”事變前夕，重光葵曾與宋子文約定於9月20日前往大連，與滿鐵總裁內田康哉舉行會談，並且預訂了到大連的船票。重光葵後來回憶說，當他得知事變發生後，於9月19日清晨拜訪了南京政府財政部長宋子文。經過商討，兩人同意按照以前的計劃行事，立即去“滿洲”尋求解決辦法。9月19日，在日內瓦召開的第十二次國際聯盟大會召開第六十五次理事會，聽取中日兩國代表就“九一八”事變所作的報告。中國出席國聯理事會代理施肇基報告了日軍發動“九一八”事變和中國未作任何抵抗的事實，請求國聯主持公道。日本代表芳澤謙吉在會上把發動事變的責任推給中國軍隊，采取了“不容國聯置喙，斷然排除第三者幹涉”的強硬立場。
9月21日，重光葵在征得幣原的同意後準備拜會宋子文，宋子文告訴他：不需要插手了，中國已於20日向國際聯盟直接提出申訴，這件事對日方來說已經失誤了時機。隨後，南京政府外交部長王正廷在中央政治會議上報告說：日本特使重光葵在上海曾詢問過宋部長，可否由中日兩國自己來解決此事？宋部長說可以考慮一下，到了20日那天，重光葵又非正式地會見了宋部長，宋部長說現在日軍已如此進逼，已無討論的餘地。21日，宋部長又告訴重光葵，這件事中國絕對不會同日本自行直接談判。
3天之內，南京政府從由中日直接交涉，到不願交涉，再到絕對不交涉，以至將事變提交給國聯，促成這種轉變的關鍵人物是蔣介石。如前所述，9月21日，蔣介石在陵園召開黨政首腦會議，作出了4項決定，其中有兩項是：把事件提交給國際聯盟與非戰公約諸國；不能再與日本直接交涉。當天，中國向國聯提交了正式的書麵申訴，並向日本表示不直接交涉。
也就在這一天，日本內閣召開會議，確定了“恐將引起國際責問，致蹈德覆轍，故決為外交保障占領”的方針，這一方針是重光葵在5個月前提出來的。那時，他認為，如果萬一日華發生衝突，則必將作為國際問題被提到國際聯盟，即不能僅僅作為日華間的問題來解決，於是就提出了這條方針。6月，日本陸軍省在《解決滿洲問題方策大綱》中又提出，萬一出現日軍有必要采取軍事行動的事態，要使各國都能諒解日本的決心，不至於對我們采取無理反對或壓迫的行動。按照這一方針，日本外務省一方麵力求避免“僵局”的出現，另一方麵是在“僵局”出現的情況下，要讓世界各國能夠“理解日本的立場”，“諒解日本的決心”。