К 17 сентября все части Квантунской армии, расквартированные на Ляодунском полуострове и в городах Южной Маньчжурии, были приведены в полную боевую готовность. В этот же день приказ о приведении в боевую готовность корейской группы войск японской армии получил из Токио генерал-губернатор Кореи Угаки.

Повод для разжигания конфликта был найден с помощью японских диверсантов. Они заложили взрывчатку в вагон одного из поездов на ЮМЖД и взорвали его в ночь на 19 сентября, когда он находился в пути севернее Мукдена. Состав сошел с рельсов, что для японского командования оказалось достаточным, чтобы отдать приказ о начале военных действий. Дальше события развивались согласно разработанному плану. В 8. 20 утра 19 сентября на месте взрыва две роты японских солдат, вышедшие на полотно железной дороги, были обстреляны китайской полицейской охраной. Они ответили огнем и сбили охрану с дороги. В 9. 00 в Мукдене на казармы китайских войск и на китайский военный аэродром обрушились тяжелые снаряды японских морских орудий. На сонных китайских солдат рушились перекрытия и стены. На аэродроме горели самолеты и ангары. Китайские войска и охранная полиция, а их общая численность составляла около 10 тысяч человек, не выдержали артиллерийского огня и разбежались, а китайские летчики покинули аэродром. И хотя японских солдат было всего лишь около 500, они заняли основные военные объекты Мукдена и центральные кварталы города.

Через полчаса после «разрушения» пути около Мукдена командир японского гарнизона в Чанчуне, втором по величине городе Маньчжурии, «почувствовал» угрозу своим войскам со стороны китайского гарнизона города, мирно спавшего в своих казармах. Он приказал начать выступление японских частей в 3 часа ночи 19 сентября. Однако на этот раз японские расчеты не оправдались. Китайские солдаты по собственной инициативе, не дожидаясь приказов командиров, оказали японским войскам упорное сопротивление и заставили их отступить на исходные позиции. Вскоре под прикрытием артиллерийского огня японские части вновь перешли в наступление и лишь к середине дня город был ими захвачен. Потери японских войск составили в Чанчуне около 400 человек убитыми и ранеными.

К вечеру 20 сентября все крупные города к северу от Мукдена до реки Сунгари были захвачены японскими войсками. Китайские части в беспорядке отступили на северный берег реки. Операция была проведена молниеносно, и это еще раз указывало на то, что план агрессии был разработан заранее и во всех деталях. После войны, когда стали известны многие документы, выяснилось, что по плану, разработанному в генштабе, завершением первого этапа боевых действий являлся выход японских войск на рубеж Сунгари. Дальнейшие операции в Северной Маньчжурии планировалось провести позднее, когда будет ясна реакция китайского правительства, а также Англии, Франции, США и Германии по поводу захвата Японией Южной Маньчжурии.

Что же произошло в это время в столице островной империи? Узнав о начале агрессии, премьер-министр Японии Вакацуки, занимавший более сдержанную позицию во внешней политике страны, почтительно испросив аудиенцию у «сына неба», изложил ему позицию правительства. Премьер-министр предлагал прекратить агрессию и вернуть войска на Ляодунский полуостров. Вразумительного ответа от императора не последовало. Тогда Вакацуки пришлось обратиться к военному министру генералу Минами, которому подчинялись генштаб и командующий Квантунской армии и который имел право дать приказ о прекращении наступления и отводе войск. Но генерал ответил премьеру, что «отступление не в традициях японских воинов». Приказ об отводе войск может оказать отрицательное моральное воздействие на японских солдат, и поэтому речь может идти только о продолжении наступательных операций в Северной Маньчжурии. Чтобы успокоить премьера, генерал заявил, что «операции в Маньчжурии предприняты не только в целях защиты жизни и интересов японских граждан и их собственности в этом районе, но и в целях создания барьера на пути распространения коммунизма, в целях предотвращения советской угрозы интересам Японии и других великих держав в Китае». Пугалом антисоветской угрозы размахивали в Токио еще в 1931 году, когда для такой угрозы не было никаких оснований.

Первые сообщения о событиях в Маньчжурии поступили в Москву из Шанхая, Токио и других городов днем 19 сентября. Сообщения были тревожные: боевые действия частей Квантунской армии начались в непосредственной близости от КВЖД. Все это не могло не беспокоить руководство Наркоминдела, и в тот же день в девять часов вечера японский посол Хирота был приглашен к заместителю наркома Карахану.

Карахан сообщил послу о занятии японскими войсками Мукдена и боях в Маньчжурии и поинтересовался, имеется ли у него какая-либо информация на этот счет. Никакой серьезной информации у японского дипломата не оказалось. Он лишь сказал, что в единственной телеграмме, полученной посольством, сообщалось, что в Мукдене никакого сражения не было и там «все благополучно». Заместитель наркома ответил послу, что его информация значительно более скудна, чем та, которой уже располагают в Москве. Хирота было заявлено, что событиям в Мукдене советской стороной придается самое серьезное значение, и от имени правительства СССР его попросили дать разъяснения в связи с тревожными событиями в Маньчжурии.

Но никаких разъяснений со стороны японского посольства не последовало. 22 сентября Хирота был приглашен уже к наркому иностранных дел Литвинову, но и на этой встрече он утверждал, что никакого ответа из Токио якобы до сих пор не получал. И лишь 25 сентября, во время новой встречи с Литвиновым, о которой попросил наркома сам посол, Хирота сообщил, что получил от своего правительства информацию о положении в Маньчжурии.

Согласно его словам, японское правительство приняло первоначальное решение о нерасширении военных действий и японские войска в настоящее время оттянуты в зону ЮМЖД. Их численность составляет 14 400 человек. Японские части первоначально были двинуты в маньчжурскую провинцию Гирин, но позднее большая часть их была оттянута в Чанчунь, в район ЮМЖД. Японский посол заявил, что в Мукдене и других местах нет военной оккупации и в них функционирует старое управление. Что касается слухов о посылке Японией войск в Харбин, то такие слухи вздорны. Посол заверил наркома иностранных дел, что у Советского правительства не должно быть поводов для беспокойства, так как положение постепенно смягчается.