下令：辽阳的第二师主力增援对奉天的进攻；独立守备队第三营进攻营口；第4营进攻凤凰城、安东；第二师第三旅主力、骑兵第二团、独立守备第一营分别进攻长春宽城区、二道沟、岭南。至九月十九日十时，日军先后攻占奉天、四平、营口、凤凰城、安东等南满铁路、安奉铁路沿线十八座城镇。长春地区的东北军自发反击，战至次日，长春陷落。九月二十一日，东北边防军驻吉林省副司令长官公署参谋长熙洽率部投敌，日军第二师主力占领吉林。
十月一日，东北军黑龙江洮南镇守使张海鹏投敌，且奉日军命令派出三个团进攻齐齐哈尔。十月十六日在嫩江桥，被黑龙江省防军击退。守军炸毁嫩江铁路桥的第一、第二、第五号桥，以阻止日伪军的进攻。十月二十六日，关东军第二师第二十九团占领四洮铁路沿线主要城镇。十一月四日，关东军嫩江支队攻击嫩江桥北守军。黑龙江省政府代主席兼代东北边防军驻江副司令长官马占山指挥三个旅，五个团共一点六万余人进行负隅顽抗，战至十一月十八日，终因实力不济而弃守省城齐齐哈尔，撤往克山，海伦。十一月十九日，日军攻陷齐齐哈尔。
张学良在事件爆发后离开奉天，带领属下转移到锦州。日军攻占黑龙江省主要城镇后，开始进攻辽西地区。十二月十五日，关东军进攻锦州。十二月十七日，日本陆军中央部由日本本土增派混成第八旅，并从朝鲜调第二十师司令部、混成第三十八旅、重轰炸飞行中队以增援关东军。十二月二十八日，第三师主力渡过辽河进攻锦州；十二月三十日，混成第三十九旅进攻打虎山。
民国二十一年一月三日，第二十师司令部率混成第三十八旅占领锦州。驻锦州的东北军第十二、第二十旅和骑兵第三旅已奉命撤退至河北滦东地区和热河。一月二十八日关东军第三旅由长春向哈尔滨进军，一月三十一日，依兰镇守使兼第二十四旅旅长李杜率吉林自卫军进行哈尔滨保卫战。激战五天，自卫军丢盔弃甲，溃不成军，撤往宾县。二月五日，日军拿下哈尔滨。
日本帝国主义悍然在沈阳制造‘九一八’事变强占我国东北，由于蒋介石的“不抵抗政策”，在不到半年的时间内占领我东北全境，使我三千多万名同胞沦为日军铁蹄下的奴隶。