11月16日，國聯理事會在巴黎舉行會議。3天後，日軍攻占了黑龍江省會齊齊哈爾，日軍沒有像西方各國所希望的那樣進攻蘇聯，而是掉頭南下進攻錦州。為了欺騙國聯，轉移其要日本撤軍的注意力，11月17日，日本主動提出要求國聯派調查團到滿洲調查的建議。國聯如獲至寶，將注意力完全轉到派調查團的問題上，在短短20幾天的會期中，理事會竟召開21次秘密會議討論調查團問題。日本則乘機提出要國聯承認其在東三省的所謂“剿匪權”。12月10日，國聯理事會通過決議定派遣國聯調查團遠東考察，同時也讓日本最後以保留發言的形式實際獲得了“剿匪權”，給日本以後的軍事提供了“合法”的外衣。12月15日，日陸軍參謀部在給關東軍的電報中要求：“進攻錦州，事前要采取適宜的方法，其實施手段應與剿匪的名義相符。”1932年1月，日軍正是以所謂“剿匪為名，增派兵力，攻占錦州和遼西”。
國聯理事會就日本武裝入侵中國東北問題爭論了3個月，既不譴責日本，也不製止日本擴大侵略。日本正是在這3個多月的時間裏順利地達到了自己的目的，完成了對中國東北的占領。隨著軍事行動的結束，國聯活動的中心也轉向國聯調查團。
根據12月10日的國聯決議，調查團由5人組成，其任務是“到當地調查並向理事會報告任何影響一切能危及國際關係，威脅或擾亂中日兩國間的和平的一切情況”。中日兩國可各派一人參加調查團，並對其活動提供一切方便條件。
1932年1月21日，國聯調查團正式成立。團長為英國前駐印度代理總督李頓爵士，團員為美前任菲律賓總督麥考益少將，法國殖民地防禦谘詢委員會主席、前駐印支法軍司令克勞德中將，德國前任東非總督希尼以及意大利外交官馬柯迪伯爵。中國派前外長顧維鈞、日本派駐土耳其大使吉田伊三郎作為顧問參加調查團。
這個幾乎全由殖民主義分子組成的調查團成立後，行動遲緩，2月3日從歐洲出發，直到4月21日才到達沈陽。此時，日本已在調查團到來之前成立了偽滿洲國，造成既成事實以迫使李頓調查團承認現狀。李頓調查團在東北活動了一個半月，6月5日回到北平。9月4日，調查團完成了報告書。10月2日，《國聯調查團報告書》（又稱《李頓報告書》），在國聯所在地日內瓦、中國南京與日本東京三地同時公布。
報告書承認，“九·一八”事變是日方的預謀，但不敢譴責日本的侵略，沒有認定日本軍事行動的侵略性，卻誣蔑中國的革命運動，為日本的侵略行為遮目；報告書承認，東北三省是中國領土的一部分，揭露了偽滿洲國是日本炮製的傀儡政權，但又“承認滿洲在日本經濟發展中的極大重要性”，說什麼“日本在滿洲的權利和利益是不容忽視的事實”，為日本侵略製造合法依據。
在解決方法上，報告書既不同意中國恢複“九·一八”事變前狀況的要求，也反對承認日本維持“滿洲國”，主張以“門戶開放”、“機會均等”限製日本獨霸中國東北，以國際共管維護英美等國在東北的權益。