日本对我国东北三省的侵略受到相当一部分国际舆论和列强政府的反对。
“九一八”事变发生之际，恰逢国际联盟（简称“国联”）理事会改选之时。
改选后的常任理事国为英国、法国、德国、意大利、日本五国。
中国、西班牙、爱尔兰、巴拿马、挪威、危地马拉、南斯拉夫、秘鲁、波兰等九国为非常任理事国。
“九一八”事变发生次日，中国政府就要求中国驻国联代表施肇基通报情况，要求国联主持公道，促使日本撤兵。
日本代表对此提出辩驳，指责中国军队挑起事端，且不能负起保护日本在东北的权益和侨民生命安全的责任。
9月21日，施肇基明确提议，由国际组织国联调查团前往东北调查事实真相。
22日，在中日两国代表各执一辞的情况下，国联通过决议，向中日两国政府发出内容相同的“紧急警告”，要求两国政府务须避免一切可能使事态扩大、足以妨害和平解决的行为，双方同时撤兵，并使两国人民生命财产不受伤害。
对此，中日两国政府都公开表示了赞同的态度。
而事实上，日本关东军在中国东北的军事行动并没有有所收敛。在中国方面的强烈要求下，国联于9月30日再度通过决议，限令日本在其侨民能够得到中国军队保护的前提下，必须于10月14日撤兵。
然而，国联决议刚一通过，本庄繁就明确告诉满铁总裁内田康哉：这一次是解决帝国多年悬案，永远使中国本土与满蒙脱离关系，确保帝国利益的唯一大好时机。
可见，日本关东军夺取整个东北三省的决心早已下定。因此，日本政府虽然表示接受国联的决议，事实上，却无法说服军方，于是依照军方的意见照会国联理事会，称中国不能保护日侨，故日本无法实现撤兵的决定。
在这种情况下，日本关东军自然更加肆无忌惮地加紧了夺取辽宁锦州和黑龙江省的军事行动。
10月8日，日本关东军开始轰炸东北边防公署和辽宁省政府两个行署所在地锦州，并袭击了打虎山和沟帮子车站。此举，引起了国际反响。
美国首先作出强烈反应，国务卿史汀生向日本驻美大使出渊胜次就日本轰炸锦州一事提出了质询和抗议，美国政府也于9日致函国联理事会，希望国联在权限许可的条件下向日本施加压力。
国联理事会据此于13日开会，再次讨论中国问题。至24日，国联理事会以13票赞成、日本1票反对的表决，通过了新的决议，要求日本在11月16日下次会议召开前必须撤兵。
然而，美国和国联的态度到底还是使关东军放慢了夺取锦州的速度。在日本高层的压力下，关东军不得不很快把进攻的重心转移到黑龙江。
日军很快占领了齐齐哈尔之后，再度转而开始准备对锦州发起进攻。注意到这种情况，中国驻国联代表奉命于11月25日向国联提出“划锦州为中立区”的建议，即中国守军撤至山海关，日本向国联保证不占领锦州，不干涉中国的行政权，日军于15天内全部撤出占领区，由国联派军队驻扎中立区。
就在国联还在为中立区一事讨论不休的时候，11月27日，日本关东军混成第4旅团等已开进辽西地区，前锋进抵打虎山、沟帮子一线，做好了对锦州的中国守军作战的准备。
但是，这个时候，国联内部关于锦州中立区问题的讨论还是使日本处于相当不利的地位，日本内阁依旧反对关东军马上采取军事行动，日本关东军夺取锦州的计划因此再度停顿了下来。
12月10日，国联理事会通过决议，决定派一调查团前往中国东北进行调查。该团由5人组成，团长是英国前驻印度总督李顿，团员为美国前驻菲律宾总督麦考益少将，法国前驻印支司令克劳德中将，德国前驻东非总督希尼，意大利下议院议员、前外交官马柯迪。
国联调查团合影旧照图片来自网络
中国代表顾维钧和日本代表、驻土耳其大使吉田射三郎则以顾问身份参加这一调查团。
国联关于向中国东北派遣调查团的决议，促使日本军方愈益决心要把对满洲的占领完整化，以造成满洲事实上已经脱离中国本土的印象。
其实，这一主张，早在“九一八”事变后关东军司令部的参谋们就已经明确地提了出来。板垣等还制订了《满蒙共和国统治大纲草案》等，提交日本军部及外务省讨论。
所有方案都明确提出应当乘机使满蒙脱离中国本土，并建立起表面上是中国人统治、实际上是由日本控制的统一的满蒙政权。
这时，日本天皇终于被军方的想法所触动，不想看到日军占领满洲的计划半途而废，正式批准紧急增调大量炮兵和战车前往中国东北，以便在国联调查团到达中国之前，完成对满洲的全面控制。这样一来，关东军进攻锦州的行动自然获得了批准。
12月17日，日本关东军首先发起了进攻锦州的外围战，眼看日军来势凶猛，张学良21日即电令第1军司令于学忠：我驻关外部队，因目前政府方针未定，近当日军来攻，自不能固守锦州，应使撤进关内。
蒋介石力劝张学良督师抵抗，国民党四届一中全会第二次会议也专门通过决议，要求张学良率东北军坚守锦州。国民政府亦于同时电令张学良竭尽全力，积极抵抗，国内舆论情绪激烈，国民党元老吴稚晖、邹鲁等公开抨击张学良“不抵抗”，于是，张学良不得不做出保卫锦州的姿态。
但事实上，他一面公开调动关内部队做出关作战状，一面则要求南京于一周内拨调大批械弹和增派大批援军北上。与此同时，他仍对保卫锦州的可行性颇多怀疑，故致电国民政府称：
日军倾全国之力来攻锦州，我仅一隅之师，实力相较，众寡悬殊，况我军款弹两缺，即举东北军官兵尽数牺牲，亦难防守，“究应如何处理，敬请统筹全局”。
在这种情况下，日本关东军于1932年1月1日动用了3个师团的兵力对锦州发起总攻后，十余万东北守军仅稍事抵抗就撤出了战斗。3日下午，日军顺利开进锦州城，并尾随东北守军迅速占领了整个辽西地区。至此，辽宁省全部为日军所占领。
随后，日本关东军加紧向哈尔滨推进，同时，日本政府还加紧了扶植伪满洲国的行动。
东北各地被日军占领后，日本关东军就先后在各地扶植起各种名号的伪政权，并且，还在9月30日就派遣专人赶赴天津，力劝寓居在天津日租界的清朝末代皇帝溥仪前往东北。11月10日晚即将溥仪偷偷经海河到大沽口换乘日本商船，送往东北。
只是，由于当时东北尚未完全占领，且国际舆论亦不大有利，故没有实行拥立溥仪在满洲建国的计划。
然而，随着国联决定成立调查团，3月将到达东北，关东军决定最迟在3月上旬，即国联调查团到达东北之前，成立伪满洲国。
1月6日，基于板垣带回东京的关东军具体方案，日本陆军省、海军省和外务省与参谋本部一同制定出了《中国问题处理纲要》，明确规定要将东北从中国主权下分离出来成为一个“国家”，其政治、经济、国防、交通、通信等均受日本控制，并由日本人直接参与其中央与地方的行政事务。
1932年1月13日，板垣带着《中国问题处理纲要》返回沈阳。22日，即国联调查团于日内瓦正式宣告成立的次日，关东军参谋长三宅光治依据《中国问题处理纲要》主持召开了所谓“建国幕僚会议”，具体讨论和落实建立伪满洲国等事宜。
经过一连串的会议与协商，日本关东军内部达成了一致的意见。
据此，关东军于2月16日指使张景惠召集臧式毅、熙洽、马占山等四巨头在沈阳大和旅馆举行“建国会议”，由板垣主持，本庄繁、三宅光治和土肥原等均出席了会议。
会议根据关东军的意见决定即日成立“东北行政委员会”，指定张景惠为委员长，臧式毅、熙洽、马占山和内蒙古哲里木盟齐王、呼伦贝尔盟凌升，以及热河的汤玉麟为委员，作为筹备建立伪满洲国的公开机关。
两天后，关东军以伪东北行政委员会的名义发表宣言，宣布“东北四省和一个特别行政区及蒙古各王公组织一个机关，名曰东北行政委员会。本会成立的同时，通电内外，从此与国民政府脱离关系，东北省区完全独立”。
25日，关东军进一步以伪东北行政委员会的名义，发表了满洲建国方案。规定国名为“满洲国”；元首称号为“执政”；国旗为“红蓝白黑满地黄的五色旗”；年号为“大同”；首都定于长春，改称“新京”。
3月1日，张景惠根据关东军提供的文字，以伪满洲国政府的名义发表宣言，宣告“满洲国”正式成立。
9日，早在1931年11月13日就已经被日本人秘密接运到东北去的宣统皇帝溥仪，在长春执政府举行了就职典礼。
溥仪在东北旧照图片来自网络
第二天，板垣在第一次伪国务会议上代表日本关东军宣布了伪官吏的名单，并经溥仪签字认可。名单如下：
伪国务总理兼文教部总长郑孝胥；
伪民政部总长兼奉天省省长臧式毅；
伪军政部总长兼黑龙江省省长马占山（未到任）；
伪财政部总长兼吉林省省长熙洽；
伪外交部总长谢介石；
伪司法部总长冯涵清；
伪实业部总长张燕卿；
伪交通部总长丁鉴修；
伪兴安总局长齐默特色木丕勒（齐王）；
伪总务厅长驹井德三；
伪立法院长赵欣伯；
伪监察院长于冲汉；
伪最高法院长林綮；
伪最高检查厅长李盘；
伪参议府议长兼北满特区长官张景惠。
对于关东军事前未向溥仪和“建国会议”四巨头通报此项重要任命一事，熙洽当场提出质询。
关东军统治部长、伪总务厅长驹井德三强硬地答复称：
“这是日本军司令官本庄繁的指定，现在是责任内阁，为什么要向执政报告？满洲是日本在日俄战时，以十万头颅和多少亿的金钱大牺牲换来的，日本人就是满洲人。这个办法是既定方针，你们要反对是不行的。”
两天后，关东军司令官干脆通知伪国务会议，把总务厅长改为总务长官，负责签署伪国务院各项文件，实为掌握一切行政大权。
随后，东北各省也都照此办理，各省均设总务厅，日本首席顾问任厅长，代表日本关东军掌管一切行政权力。中国人充任的执政、总理、总长、省长等，都是徒有虚名。
不仅如此，按照日本关东军的要求，溥仪还在这一天以“换文”的形式，与日本签订了一个秘密条约。
内中规定：
（1）“满洲国”日后之国防及维持治安委托日本，经费则由“满洲国”负担；
（2）铁路、港湾、水路、航空线等之管理并新路之布施，均委请日本及日本指定之机关；
（3）日本军队认为必要之各种设施，“满洲国”竭力援助；
（4）日本人在“满洲国”可任参议和其他中央及地方各官署之官吏，关东军司令官有保荐权和解职权；
（5）以上各项在将来两国缔结正式条约时为立约之根本。
由此，面积相当于日本本土3倍的中国东北地区正式沦为日本的殖民地，而原本对此犹豫不决的日本内阁，这时也迅速承认了日本关东军的这一做法。
1932年3月12日，犬养毅内阁会议通过了《满蒙问题的处理方针纲要》，指出目前满蒙的状况已成为从中国本部政权分离出来的一个独立的政权统治地区，日本应加以诱导，使之逐渐具有一个国家的实质。并且，考虑到满蒙地区是日本对俄、对华的国防第一线，故还有增加驻满陆军兵力和海军的必要。
就在李顿调查团临行前，国联行政院规定，他们除调查日本在中国发动“九一八”事变而形成的满洲问题外，也调查中国的一般形势。
因为，日本当时宣称，由于中国的政治形势关系，中国政府已不能履行它的责任，即不能保护外国利益，特别是日本在满洲的条约权利和利益。
所以，调查团行程不是首先去遭受日军铁蹄蹂躏的中国，而是去询问各个帝国主义国家对该事变的态度。1932年2月3日，调查团由法国勒哈弗尔港出发，到伦敦、华盛顿。29日到达发动侵略战争的日本，在东京10天，拜会日本天皇裕仁、首相犬养毅，参拜靖国神社。
3月14日，李顿调查团抵达中国上海。26日在南京与蒋介石、汪精卫、宋子文等会面。然后，周游芜湖、九江、汉口、重庆、宜昌、济南、天津等。直到4月21日才抵达沈阳。
这时，日本侵略者已完全占领和控制了中国东北，制造了伪满洲国，迫使李顿调查团承认既成事实。
在东北，与日本关东军司令官本庄繁、伪满洲国溥仪及其官员会晤，查看了“九一八”事变现场。
李顿调查团在九一八事变现场旧照图片来自网络
日本为了使调查团难以了解真相，关东军将调查团任何时候，要看的任何地方，都粉刷一新，做得极至周详。
李顿调查团在中国东北活动了一个半月。当时，许多善良的中国人对国联调查团还是抱有幻想的，东三省的爱国将领、社会贤达，24个东北民众团体和学术团体，战斗在东北的抗日义勇军，以及上海、南京、北平、天津等地学生、市民等，纷纷走访、投书、致电调查团，要求其主持正义。
不过，由于控制调查团系列强国家，致使中国国民政府外交部及国际联合调查委员会中国代表处受到制约，无法发挥更大作用。
当然，由于日本内阁这时还顾虑国联的反应，且李顿调查团已到东京，日本政府基于策略考虑没有公开承认“满洲国”。
半年之后，随着较多考虑国际关系的犬养毅被刺身亡，斋滕实接任首相，其在“满洲国”问题上的态度，明显要较犬养毅强硬许多。
斋滕内阁于8月8日任命武藤信义大将为驻“满洲国”特命全权大使。武藤同时接替本庄繁任关东军司令官，并担任关东厅长官。
1932年9月4日，李顿调查团完成调查报告书，各委会签字。10月2日《国联调查团报告书》在东京、南京和日内瓦同时发表。
中国外交部公布调查团报告书章节，报告书共分10章，文长272页，约14.4万字。
报告书虽然肯定东北是中国领土一部分，主权属于中国，对事变经过和伪满洲国也有某些公正和客观的叙述，但是总体上是模糊是非、混淆黑白，充分暴露了西方帝国主义国家对日本侵略中国东北的绥靖政策。
9月15日，武藤信义与伪国务总理郑孝胥在长春签订了《日满议定书》，规定：
伪满并重和确认日本国或日本臣民在“满洲国”领域内根据以往日中两国间的条约、协议及其他条款，以及公私契约所享有的一切权利和利益；
日本国军队驻扎在“满洲国”境内，日满共同负担防卫“满洲国”的责任。
这一文件以条约的形式确认了日本在中国东北的控制权，接替本庄繁就任关东军司令官和关东厅长官的武藤信义，也因此在事实上成了“满洲国”的太上皇。
1934年初，日方还同意将“满洲国”更名为“满洲帝国”，溥仪被迫退位22年后，终于又圆了自己的“皇帝梦”。于3月1日在日伪高官的陪同下，来到长春郊外的天坛告天，正式即“皇帝”位，年号“康德”。