所有在遼東的東北軍，隻帶了輕武器倉惶難逃，除了少部分部隊被日本關東軍糾纏上被迫倉促還擊了一下，大部分軍隊一槍未發直接潰散了。在奉天城裏，甚至還有大批來不及撤出的東北軍，在長官的嚴令下，就地向日本關東軍繳械投降。
奉天失守後，躲在北平泡妞的少帥張學良，在協和醫院對天津大公報記者談話時說，“吾早下令我部士兵，對日兵挑釁，不得抵抗。故北大營我軍，早令收繳軍械，存於庫房”。
此言一出，遼東失陷的消息終於傳遍全國，舉國嘩然，更是對張學良後一段發言請求國聯出麵解決的聲明幾乎是鋪天蓋地的痛斥和聲討。
幾天後，得到大規模增援的關東軍實力迅速膨脹起來，從最初的不過一個師團加六個守備大隊，增加到三個師團近七萬人，而在國內還有三個師團正在緊急動員準備趕赴遼東。日本東京軍部也沒有預料到偌大的奉天省居然一戰而下，以至於兵力嚴重不足。
而日本關東軍的假想敵，隻能叫假想敵了，丟盔棄甲的東北軍十多萬部隊都逃到了和山海關相連的錦州一帶。加上關內的二十多萬東北軍主力一共蝟集了三十多萬部隊，卻基本上丟掉大部分的重武器，彈藥更是嚴重不足，不要說反攻東北甚至連防禦關東軍的計劃都沒有。
張學良的結拜大哥蔣介石聽到東北事變後，緊急從趕往南昌的軍艦上返回南京，接連開會商議後，一邊用南京政府的名義向國聯提出嚴重交涉，一邊密令南京政府沿海地區尤其是滬杭一帶加強戒備，應作正當防衛。
蔣介石卻對東北軍的不戰而潰相當曖昧，顯然希望東北軍能夠回師南下進攻中原腹地的救世軍。
雖然占據中原，但是對沿海城市缺乏足夠控製力的吳子玉，聽到東北事變亦是心頭大震，急忙向救世軍各部發出命令，收縮防區，集中兵力，要做好麵對日本人從東麵沿海、南京政府從江南、東北軍從京畿一帶同時發起進攻的可能。
北伐戰爭結束後，好不容易才暫停了曠日大戰的國內各省，再次被日本人打斷了經濟社會正在快速發展的曆史機遇，被迫重新轉入戰時體製。
奉天北大營被攻擊的當夜，駐守在吉林豐滿的北方軍山地營在第一時間接獲了情報署的急電，連夜進行了戰鬥部署。次日，更多的援助從海參崴機場空運而來。
階州大本營同時發出數個緊急電報。
太倉促了，太被動了，東北軍不戰而潰，北方軍根本來不及反應。
豐滿駐軍就地死守，東部軍團全力支援是第一個電報。南部軍團緊急動員，做好進入東三省的準備，是第二個電報。
第三個電報卻發給了上海的尼森公司，不惜一切代價購買諸如容克斯G.38這類的大型運輸機和P-12之類的先進戰鬥機，北方軍現有裝備的運輸機群和戰鬥機群已經落後日本人現有裝備五年了。
北方軍情報署在東北的人手全部發動，盡可能爭取有血性的東北軍士兵進行抵抗，以拖延日軍進攻吉林豐滿以及黑龍江海拉爾的時間。
但是形勢之惡劣，給了無論是北方軍還是不少自發抵抗的東北軍殘部當頭一棒。
日軍關東軍以迅猛動作，還沒有穩定奉天占領區，就悍然派出部隊北上長春。吉林長春守軍倉促接戰，自發進行了防禦作戰，但馬上接到北平方麵的嚴厲斥責，隨後就自行潰散往西繞路逃亡關內，長春陷落。
長春陷落後，吉林難逃的道路被掐斷了，次日東北邊防軍駐吉林省副司令長官公署參謀長熙洽率部投敵。臨時集中的日本關東軍第二師團主力，順順當當占領吉林，並且分兵北上進攻黑龍江，東進直撲豐滿駐地四周要地圍而不打。
再幾日，奉天西部最後一塊東北軍控製區域因為洮南鎮守使張海鵬投敵而淪陷，打開了日軍東西兩路進攻黑龍江省的通道。
甚至，張海鵬非常識趣地進入漢奸角色，主動接受日軍命令，出動三個步兵團進攻黑龍江省齊齊哈爾，成為東北軍投敵部隊附逆作戰的首戰。
至此，奉天、吉林兩省主要城市和鐵路沿線均落入了日軍之手。
而在錦州北部的熱河防區，擔任防區司令的東北軍第十二軍指揮官湯玉鱗，因為暗恨張學良暗殺楊常兩人，以及對待老一輩奉係不公，公然選擇擁兵自重，派人秘密接觸關東軍，悄悄出現投日傾向。
張學良又驚又怒，趕緊派出好不容易逃出來的張輔臣到錦州熱河一線督戰，希望借助張輔臣的麵子擋住湯玉鱗可能發起的倒戈。
黑龍江省隻有兩三萬裝備不足人心惶惶的省防軍，已不足以擋住越來越盛的關東軍進攻勢頭，差不多已經危在旦夕。
東三省丟失已經不可避免。