日军陆军部接到中国驻屯军第一封电报的时间是1937年7月7日凌晨5时54分：
丰台驻屯部队的一部在夜间演习中，二十二时四十分因受中国军队的不法射击，立即进入敌对状态，派出问罪使者使其承认事实，开始交涉道歉及其他事项。
八日十时二十分，日军陆军部接到中国驻屯军的第二封电报：
丰台驻屯部队当对不法射击进行交涉时，又遭到龙王庙中国军队的射击。我军于五时三十分对其进行攻击，并占领永定河堤防线。对卢沟桥城内的中国军队，正予以解除武装中。
日本外务省东亚局局长石射猪太郎说：“鉴于六年前关东军炸毁南满铁路”时使用的“诡计”，东京的军政要员们一致认为，中日两国这次是“又干起来了”。
在如何应对卢沟桥事变上，日本内阁和统帅部内部形成了“不扩大派”和“扩大派”两种不同意见。无论是“扩大派”还是“不扩大派”，在侵华问题上并不存在本质上的分歧，分歧仅仅在于选择全面侵华战争的时机上。“不扩大派”以参谋本部作战部部长石原莞尔、战争指导课课长河边虎四郎、战争指导课主任参谋堀场一雄以及陆军省军务课课长柴山兼四郎等人为代表，他们担心日本目前兵力不足，一旦发动对华全面战争，很可能陷入长期战争的困境，并格外担心苏联会从远东方向出兵夹击日本。——“目前我国正专心致志完成满洲建设和对苏战备以巩固国防，不要因插手中国而弄得支离破碎。”“不扩大派”认为，在没有动员十五个师团，“发动军需动员准备量的半数”，筹备五十五亿日元军费、作战期限限时于半年的条件下，全面出兵中国将是一种失策。相比“不扩大派”，日本军政高层中“扩大派”的人数众多，包括陆军大臣杉山元、参谋本部作战课课长武藤章、中国课课长永津佐比重、陆军省军事课课长田中新一以及陆军省次官梅津美治郎等人。
他们认为，中国是个不堪一击的国家，只需动用三四个师团的军力，就可以征服中国。永津佐比重甚至扬言，只要将军舰开到塘沽附近，即使日军没有登陆，“北京也好、天津也好，将会投降”。至于对苏联出兵的担忧，“扩大派”更是不屑一顾，认为苏联正在经历政治大清洗，很多红军的高级将领都被斯大林处决了，严重的军心涣散将导致苏联无力介入。而英国在欧洲受到纳粹德国的牵制，美国因奉行孤立主义也不会介入远东战争。这样的国际环境于日本非常有利，应该利用卢沟桥事变这一“千载难逢的良机”，发动对华全面战争。为此，杉山元大将上奏天皇，信誓旦旦地表示，如果增派大量的部队，“事变大约一个月就可以解决”。
日本关东军军官几乎都是“扩大派”，得知卢沟桥“又干起来了”的消息后欣喜若狂，认为“目前北方是安全的，所以趁此时机应对冀察给予一击”。为此，他们报告参谋本部：“鉴于华北形势，已以独立混成第一、第十一旅团之主力及空军一部作好立即出动准备。”关东军高级参谋田中隆吉——那个上海事变中的点火人——此时已经跑到了天津，建议关东军和驻屯军联合起来，对中国华北地区发动全面作战；而关东军参谋辻政信甚至跑到了卢沟桥，直接对第一联队队长牟田口廉也说：“关东军支持你们，彻底地扩大下去吧！”
当时，七十三岁的皇族参谋总长载仁亲王未理部务，参谋次长今井清中将也在生病疗养中，因此，参谋本部的工作实际上由作战部部长石原莞尔主持。作为“不扩大派”的核心人物，八日晚六时四十二分，石原莞尔以参谋本部“临命第四〇〇号”指示，向中国驻屯军发出了命令：“为了防止事态扩大，应避免进一步行使武力。”
石原莞尔
石原莞尔的命令遭到“陆军部内的强烈反对。陆军部的军官们已拟出向中国增兵的计划：从关东军抽调两个旅团，从朝鲜军抽调一个师团，从日本国内派遣三个师团，共赴中国华北地区作战。海军部也下达了命令：“一、在台湾演习的第三舰队返回原防地；二、加强警备，以备事件扩大，禁止任意行动；三、准备好机动兵力，以备对华紧急出兵。”八日深夜，陆军大臣杉山元下达命令：“京都以西各师团，原定七月十日复员的步兵联队二年兵延期复员。”这样，日军等于又“增加了四万兵力”。
石原莞尔的命令刚一下达，中国卢沟桥再次爆发战事。
黎明即将来临之时，大雨又至。中国军队第三十七师二一九团二营由长辛店驰援永定河，于河西岸向日军发动了反击，双方在铁路桥和龙王庙阵地的争夺中反复拉锯。为夺回并巩固阵地，何基沣旅长亲自率领西苑驻军前来助战。二一九团组成突击队，乘着夜色用绳梯悄然爬出宛平城，在青纱帐的掩护下，沿着永定河向铁路桥靠近，然后突然向日军发起了冲锋。突击队员们没有开枪，而是使用了西北军最著名的大砍刀，日军猝不及防，被砍得血肉横飞，鬼哭狼嚎。其中一位年仅十九岁的突击队员，连续砍杀了十三名日本兵，同时生擒了一名。瓢泼大雨之中，一个中队的日军几乎全部被砍倒在铁路桥上。新的一天到来时，夺回了阵地的中国士兵站在永定河铁路桥上，背着的大砍刀在薄明天色的映照下寒光凛冽。
卢沟桥事变犹如一道大堤出现的一条裂缝，裂缝迅速扩大，以致洪水汹涌而出——几乎所有的中国人都知道自己的国家是何等的贫弱，自己的国民曾经何等的隐忍，但是，因贫弱一直隐忍的国民不等于没有国家与民族尊严的最后的底线——骤然间，底线的堤坝轰然垮塌：
大刀向鬼子们的头上砍去！二十九军的弟兄们，抗战的一天来到了！
抗战的一天来到了！前面有东北的义勇军，后面有全国的老百姓，咱二十九军不是孤军，看准那敌人，把它消灭！把它消灭！冲啊！大刀向鬼子们的头上砍去！杀！
一位名叫麦新的中国作曲家创作的这首名为《大刀进行曲》、副题为《献给二十九军大刀队》的歌曲，墨迹未干便怒吼于整个中国。
卢沟桥事变发生时，国民政府行政院院长兼军事委员会委员长蒋介石正在江西庐山。八日上午，他收到了宋哲元关于卢沟桥事变的电报：
日军驻丰台部队炮四门，机枪八挺，步兵五百余人，自阳夜十二时起，借口夜间演习，向我方射击。企图占领我卢沟桥城（即宛平县城），向该城包围攻击，轰炸甚烈。我驻卢沟桥之一营，为正当防卫计，不得已不能不与之周旋，现仍在对峙中。除以在事态不能扩大可能范围内沉着应付外，如何之处，请示机宜。
蒋介石的第一个反应是：全面战争可能真的来了。
蒋介石复电宋哲元：
宛平城应固守匆退，并须全体动员，以备事态扩大。此间已准备随时增援。
无法确切地知道，至少在名义上是中国军政首脑的蒋介石，于庐山上那个云雾缭绕的早晨思考了什么。这个生于中国浙江的南方人，对北方的卢沟桥并不特别熟悉，然而他一旦面对军用地图，就可以立即得出结论：日军之所以要占领那座桥，是因为那座桥扼守着平汉铁路。一旦日军控制了这个由北平向南一直延伸到华北大平原的交通要点，不仅可以把整个北平收入囊中，还可以打开沿着平汉铁路南下中国的大门。这么多年与日本人打交道的经历，让蒋介石作为一个大国的首脑历尽惶恐、迷茫、屈辱和愤怒，往事堆积叠加起来逐渐确立了他的信念，那就是用中国式的宽容和忍让求得与日本邦交的正常化，不但可望不可即，而且根本就是中国的一厢情愿。由此，蒋介石制定了应对卢沟桥事变的方针：不屈服、不扩大、不求战、必抗战。
对于全中国的抗日怒吼来讲，“必抗战”三个字已经足够了。
蒋介石接连发出的电报，都是基于应战的准备——他命令开封以西部队派出一个师开赴黄河以北，再准备两个师以备随时出动；命令位于平汉铁路附近的第二十六路军抽调两个师，向石家庄或保定集中；命令第四十军及第八十四师同时开赴石家庄；命令正在庐山参加暑期训练团的将领们全部下山归队，准备打仗。最后，蒋介石致电南京军事委员会办公厅主任徐永昌、参谋总长程潜、训练总监部总监唐生智、军政部部长何应钦：
倭寇挑衅，无论其用意如何，我军应准备全部动员。各地皆令戒严，并准备宣战手续。除前令各部开动外，第二十一、第二十五各师，亦令动员候调为要。
毫无疑问，庐山上的蒋介石听到了全国对日的怒吼之声，并且他知道这一次的怒吼不同往常。在作出重大抉择之后，蒋介石希望知道各方民意究竟如何。于是，他给各路军阀发出了一致抗战的号召，并召集他们与各界名流一起上庐山，共商国家对日战争将要涉及的所有问题。令蒋介石没有想到的是，一直与他争权夺利，乃至与他开战厮杀的各路军阀们，这一次竟对他的号召报以了从未有过的热烈响应。
在国民党林立的派系中，蒋介石最强硬的政治对手，是广西的桂系军阀。桂系首领李宗仁和白崇禧收到蒋介石共商大计的邀请后，“不假深思，便复蒋先生一电说，中央既已决心抗战，我辈誓当拥护到底”。桂系决定派白崇禧启程赴庐山面见蒋介石。四川省政府主席、川系军阀首领刘湘，云南省政府主席、滇系军阀首领龙云得知后，致电劝阻李宗仁和白崇禧——“他们认为蒋先生的为人，最尚权诈，万一籍抗日之名，将我李、白二人骗往中央，加以羁縻，则广西省政必为蒋系所控制。唇亡齿寒，川、滇两省也将岌岌可危了。”
李宗仁和白崇禧给这两位老兄的回电可谓言辞恳切：
……因日本侵略者现正着着逼我，不只是蚕食而已，而是实行其一举征服中国的政策。相信中枢已无忍让的余地。今日的局势只有两条路可循，不是抗战图存，便是投降亡国。中央和蒋先生纵有意拖延，日本侵略者也未必容许，此其一。如中央此次仍无心抗战，而欲采取投降一途，则不特全国军民不能同意，恐怕蒋先生的嫡系部队也将自动实行抗战，此其二。根据以上两点判断，我们认为中央和蒋先生除抗战外，实无他路可走。今蒋先生既有发动抗战的决心，广西自当响应号召实行全省动员，参加抗日。希望刘、龙二公也秉“先国难而后私仇”的大义，动员全省人力物力，拥护中央，参加抗战。切勿迟疑不决，致贻蒋先生以吾人不愿共赴国难的口实，而向侵略者低头。
随即，山西的阎锡山、宁夏的马鸿逵等纷纷表示拥护国民政府抗日；四川的刘湘和潘文华更是表示：“此国难当前，正我辈捍卫国家报效领袖之时”，决定“通电全省，主张于委座整个计划之下，同德一心，共同御侮”。
蒋介石更没有想到的是共产党人的态度。
卢沟桥事变发生的第二天，中国共产党中央委员会向全国发出通电，指出只有实行全民族抗战才是救国的唯一出路，并为此决心与国民党人“亲密合作”：
……全中国同胞们！我们应该赞扬与拥护冯治安部的英勇抗战！我们应该赞扬与拥护华北当局与国土共存亡的宣言！我们要求宋哲元将军立刻动员全部二十九军，开赴前线应战！我们要求南京中央政府立刻切实援助二十九军，并立即开放全国民众爱国运动，发扬抗战的民气，立即动员全国海陆空军，准备应战……我们要求全国人民，用全力援助神圣的抗日自卫战争！我们的口号是：武装保卫平津，保卫华北！不让日本帝国主义占领中国寸土！为保卫国土流最后一滴血！全中国同胞，政府与军队，团结起来，筑成民族统一战线的坚固长城，抵抗日寇的侵掠！国共两党亲密合作抵抗日寇的新进攻！驱逐日寇出中国！
同一天，蒋介石接到了毛泽东、朱德、彭德怀、贺龙、林彪、刘伯承和徐向前的联名电报，表示共产党军队愿在国民政府“领导之下，为国效命”：
庐山蒋委员长钧鉴：日寇进攻卢沟桥，实施其武装攫取华北之既定步骤，闻讯之下，悲愤莫名！平津为华北重镇，万不容再有疏失。敬恳严令二十九军奋勇抵抗，并本三中全会御侮抗战之旨，实行全国总动员，保卫平津，保卫华北，规复失地。红军将士，咸愿在委员长领导之下，为国效命，与敌周旋，以达保土卫国之目的。迫切陈词，不胜屏营待命。
毛泽东、朱德、彭德怀、贺龙林彪、刘伯承、徐向前叩
庚亥
或许日方感受到了中国人对卢沟桥事变的激烈反应，或许日军在兵力投入与部署上尚未做好全面准备，日方突然提出“和平解决”。
九日凌晨三时，中日双方在卢沟桥前线达成协议：一、双方停止射击；二、日军撤至丰台，中国军队撤至永定河西岸；三、宛平城防务由中国保安队接任，人数约二三百人，于当日上午接防。
二十九军机枪手
但是，当中国保安队根据协议前往宛平城接防，行至卢沟桥附近的大井村时，突然受到日军的阻击。王冷斋县长反复与日方交涉都没有结果。中午，日方又提出，中国保安队的人数限定为五十人，只能携带步枪和三十发子弹，并由日军旅团长在宛平城内监视中国军队的撤退。除了第三项，中国方面答应了日方的要求。可当保安队准备进城时，又遭到日军的阻击，日军旅团长已命令第二大队向宛平城前进了。
十日上午，双方再次开始谈判，地点在北平市长秦德纯的家里。日方出席的仅仅是第二十九军的日本顾问樱井德太郎等，他们之中没有一个人能代表日本军部，但这几名日军下级军官却气焰嚣张。刚坐下来，他们就要求中国方面撤换有关军政指挥官，并向日军道歉赔礼。在场的何基沣旅长勃然大怒，拔出手枪拍在桌子上厉声说，这次卢沟桥事件，完全是日方蓄意挑起，日本应该向中国道歉，并保证以后不再挑衅侵略，否则中国军队就将消灭你们！中国旅长的气势让日方代表一时无言可对。日方要求在卢沟桥保持相当兵力，要求寻找在永定河西岸阵亡的日兵尸体。双方轮番舌战，激烈辩论。突然，日方代表们找借口出去了，而且竟然一去不复返。
很快，中国方面接到了日方提出的新的停战条件：“一、第二十九军代表向日本军表示道歉，并声明负责防止今后再发生类似事件；二、对肇事者给以处分；三、卢沟桥附近永定河左岸不得驻扎中国军队；四、鉴于此次事件出于蓝衣社、共产党及其他抗日的各种团体的指导，今后必须对此做出彻底取缔办法。以上要求须向日方提出书面承认。”只有中国承认了上述条件，日军才会回到原驻地，但“卢沟桥附近须按我方要求进行”。
第三十八师师长张自忠派出代表与日方交涉，由于他坚决不同意“永定河左岸不得驻扎中国军队”的条件，谈判进行了三个多小时没有任何结果。
中日两方正在谈判的时候，牟田口廉也指挥日军一部再次占领龙王庙地区，并向卢沟桥前线的中国守军发动了夜袭。在施加了一系列军事压力后，日本北平特务机关长松井太久郎冒着大雨来到张自忠家进行交涉，张自忠仍是坚决不答应撤兵和惩处“肇事者”，双方还是没有达成协议。
此时，在日本东京，陆军部的“扩大派”已经制订了向中国派兵的作战方案，这令“不扩大派”的核心人物石原莞尔“极为苦恼”。因为派兵就“含有事态扩大的因素”，作为作战部部长，他希望卢沟桥事件可以“不动员国内师团而就地解决”；但另一方面他也承认，中国驻屯军的现有兵力，确实不足以面对“扩大派”的军官们一直叫嚣的岌岌可危的局面。于是，石原莞尔最终同意向中国派兵。
十一日上午十一时三十分，日本政府内阁举行由首相（内阁总理大臣）、外相（外务大臣）、陆相（陆军大臣）、海相（海军大臣）、藏相（财务大臣）参加的五相会议，陆相杉山元在会上提出：“为了确保中国方面实行道歉和必要的保证，必须火速以关东军、朝鲜军准备好的部队增援中国驻屯军，同时也要从国内抽调必要的部队（五个师团，目前暂用三个师团和十八个飞行中队）迅速派往华北。”对此，外相广田弘毅提出了“保留条件”：“一、虽说是必要时实行派兵，应只限于为保护侨民和中国驻屯军的自卫安全所必需时，才实行动员；二、关于动员国内部队，按陆相说明，只能理解为当前的准备性打算。”会议两点结束，接着又召开了内阁会议，陆军部的派兵提议得到全体阁员的支持：“议定举国一致来处理事件”，并决定“本事件今后称为事变，出兵改派兵”。
内阁会议结束后，首相与参谋总长觐见天皇，天皇批准了向中国派兵的方案。
十一日十八时三十五分，日军参谋本部参谋总长载仁亲王下达了“临参命第五十六号”，命令关东军独立混成第一、第十一旅团之主力，侦察机、战斗机和重型轰炸机各两个中队，高射炮两个中队，包括装甲列车在内的铁道第三联队之主力，电信第三联队一部、汽车队一部和防疫队一部，隶属中国驻屯军司令官指挥，“急速派遣至华”。三个小时后，“临参命第五十七号”下达，驻守朝鲜的日军第二十师团被命令：“务须迅速到达华北，编入中国驻屯军司令官管辖下。”参谋本部制订的行动计划是：独立混成第一旅团，旅团长酒井镐次少将，十三日从公主岭出发，十七日集结于顺义；独立混成第十一旅团，旅团长铃木重康中将，十二日从古北口出发，十九日集结于高丽营；第二十师团，师团长川岸文三郎中将，十七日从龙山出发，由铁路输运，十八日在天津、唐山、山海关附近集结。
这一天黄昏时分，日本发表了《关于向华北派兵的政府声明》：
中国方面的侮日行为接踵发生，中国驻屯军对此正在隐忍静观之中。一向与我合作、负责华北治安的第二十九军，于七月七日半夜在卢沟桥附近进行非法射击。由此发端，不得已而与该军发生冲突。为此，平津方面形势紧迫，我国侨民濒于危殆，而我方未放弃和平解决的希望，根据事件不扩大方针，努力做局部地区的解决。第二十九军虽曾答应和平解决，但于七月十日夜，突然再次向我非法攻击，造成我军相当伤亡。而且不断增加第一线的兵力，更使西苑部队南进，同时命令中央军出动等，进行战争准备，对和平谈判并无诚意，终于全面地拒绝在北平进行谈判。
从以上事实说明，这次事件完全是中国方面有计划的武装抗日，已无怀疑的余地。就帝国和满洲国来说，维持华北治安，是很迫切的事，不待赘言。为维持东亚和平，最重要的是中国方面对非法行为，特别是排日、侮日行为表示道歉，并为今后不发生这样的行为采取适当的保证。由此，政府在本日内阁会议上下了重大决心，决定采取必要的措施，立即增兵华北。然而，维持东亚和平为帝国之夙愿，因此，政府为使今后局势不再扩大，不抛弃和平谈判的愿望，希望由于中国方面的迅速反省而使事态圆满解决。关于列国权益的保全，当予充分考虑。
这份政府声明，可视为日本政客和军人向中国乃至全世界宣布的一份对华发动战争的宣言。
日本战史承认，上述派兵声明对中国刺激甚大。”
日本驻屯军闻讯后，更是摩拳擦掌，决定“暂时停止过去的和平谈判”，“集结兵力，伺机对河北省的中国军队予以彻底的打击和扫荡”，从而“以此次事变为转折，从根本上解决华北问题”。
只是，增援的兵力尚未抵达。
十一日晚八时，日方代表松井太久郎与中国冀察方面代表秦德纯签订了《卢沟桥事件就地协定》。这份包括第二十九军代表向日军道歉、卢沟桥周围及龙王庙改由保安队维持治安、取缔共产党抗日团体等内容的协定，基本上是按照日方的意愿制订的。即使如此，当协定的内容传至东京后，“扩大派”的军官们立即草拟了一篇广播，并于午夜时分从东京播出：“接到在北平签订了停战协定的报告，鉴于冀察政权以往的态度，不相信其出于诚意，恐将仍以废纸而告终……”而因为派兵令业已下达、政府声明业已宣布，“不扩大派”此时也对这份协定怀有了诸多不安：
一、在现地签订的协定，虽可认为现在事态大致缓和，但从全面解决目前时局中存在的问题看，还不能安心。
二、对海军来说，当然不希望事态扩大，但面对席卷全中国的抗日气氛，要充分戒备，在未看出事情的结果之前，执行现在配备，不能放松，须继续进行。
三、帝国应以严肃态度监视中国方面履行协定，国内师团的派兵可以暂停。
此时此刻，对于中国来讲，无论东京持有何种立场，国民政府必须面对大量日军将要踏上中国领土这一严重的事实了。
