卢沟桥事变的爆发,在全国引起强烈反响。事变的第二天,中国共产党中央委员会就通电全国,呼吁:“同胞们,平津危急!华北危急!中华民族危急!只有全民族实行抗战,才是我们的出路!”蒋介石则提出了“不屈服,不扩大”和“不求战,必抗战”的方针,并致电宋哲元等人,命令他们坚守宛平城。
日军在遭到卢沟桥守军顽强抵抗后,分别在1937年7月9日、11日、19日与冀察当局三次达成所谓的“停战协议”。
到7月25日,陆续集结平津的日军已达6万人以上。26日,日军参谋部经天皇批准,命令日本华北驻屯军向第29军发动攻击,并增调国内5个师约20万人到中国,并向华北驻屯军司令官香月清司下达正式作战任务:“负责攻打平津地区的中国军队。”7月28日上午,日军按预定计划向北平发动总攻。
驻守北平的第29军将士在各自驻地英勇抵抗。最后,第29军副军长佟麟阁、第132师师长赵登禹战死,不少军训团的学生也在战斗中牺牲。28日夜,宋哲元撤离北平,29日,北平沦陷。7月30日,天津失守。平津地方完全被日寇占领。
攻占平津后,日军的气焰十分嚣张,决定按照预订计划大规模入侵中国。他们一方面开始实行全国的战时动员,另一方面以在华北地区的30万兵力分四路向中国内地长驱直入:一路由平绥路进攻绥远省;一路由津浦路、胶济路进攻山东省;一路由平汉路进攻河南省;一路由平绥路、同浦路进攻山西省。日军所到之处,中国遍遭蹂躏。