外交努力
1931年9月19日，中国驻国际联盟的全权代表施肇基向国联报告事件，请国联主持公道；1931年9月19日，中国外交部长王正廷向日本公使重光葵提出严重抗议；9月21日施肇基正式向国联提出申诉；1931年9月23日，中国政府就此事照会美国政府，希望对方“深切关怀”。
内部决策和应对
九一八事件发生当夜，蒋介石正在去江西南昌的船上，1931年9月19日才由上海报纸得知事变发生，但是尚不明了情况。19日晚7点至9点间蒋致电张学良：“限即刻到。北平张副司令勋鉴，良密，中(正)刻抵南昌，接沪电知日兵攻沈阳，据东京消息，日以我军拆毁铁路之计划，其借口如此，请向外宣传时，对此应辟之，近情盼时刻电告。中正叩皓戌。”可见蒋当时并不知道东北事变详情，故要张“近情盼时刻电告”。自然在九.一八事情之初，蒋介石并未向张学良下过不抵抗命令。
同日（1931年9月19日）南京国民党中央执委会在蒋缺席的情况下召开会议，主要内容为请蒋即刻回京，并向日方提出抗议。
蒋介石于1931年9月21日下午2时返回南京，即召集国民党中央常务委员会紧急会议，商讨对日方略。”蒋氏同意中央常务会议之处置意见，主张以日本侵占东北的事实，先行提出于国际联盟与签订非战公约诸国，诉诸公理，同时团结国内，共赴国难，忍耐至相当程度，乃出于最后自卫之行动。会议决定：“（一）外交方面，加设特种外交委员会，为对日决策研议机关；（二）军事方面，抽调部队北上助防，并将讨粤和剿共计划，悉行停缓；（三）政治方面，推派蔡元培、张继、陈铭枢三人赴广东，呼吁统一团结，抵御外侮；（四）民众方面，由国民政府与中央党部分别发布告全国同胞书，要求国人镇静忍耐，努力团结，准备自卫，并信赖国联公理处断。”
而1931年9月19日，日本若槻礼次郎内阁确定了“不扩大”方针。同日，日本驻国联代表芳泽先于中国通报日本和中国发生冲突，并称日本政府已采取了所有可能措施避免这一地方事件的升级。9月22日币原外相对中国政府驻日公使蒋作宾说：“陆军愿吞并东三省,余则视为吞一炸弹。”9月24日日本政府对外发表的声明中，虽然将事变的责任推给中方，但也表示，会将军队“大体撤回并集结于铁路附属地内”，并辩称“帝国政府在满洲并无任何领土欲望”。（当时日本军部、关东军与日本政府、外务省之间在处理事件的方式上确实存在分歧，可参见上海出版社翻译之《日本外交史》。）
1931年9月22日，国联电请中日两国各遵承诺，撤兵保侨，并由英法德意西等国代表继续处理本案。
因此1931年9月22日蒋介石在南京国民党党员大会上发表《国存与存，国亡与亡》的演说：“我国民此刻必须上下一致，先以公理对强权，以和平对野蛮，忍痛含愤，暂取逆来顺受态度，以待国际公理之判决……此刻暂且含忍，绝非屈服。如至国际信义条约一律无效，和平绝望，到忍耐无可忍耐，且不应该忍之最后地步，则中央已有最后的决心与最后之准备，届时必领导全国人民，宁为玉碎，以四万万人之力量，保卫我民族生存和国家人格。”
1931年9月23日，国民政府《告全国同胞书》“政府现时既以此次案件诉之于国联行政会，以待公理之解决，故已严格命令全国军队对日军避免冲突，对于国民亦一致诰诫，务必维持严肃镇静之态度……然为维持吾国家之独立，政府已有最后之决心，为自卫之准备，决不辜负国民之期望。”
九一八事变发生后，国民政府采取了忍痛含愤，诉诸国联，弥合分裂，准备抵抗的方针。这一方针虽然不仅没有对日军侵占东北立予抵抗的内容，并且还令全国军队对日军避免冲突，但是，它与张学良的“不抵抗主义”是有区别的。其关键在于“准备抵抗”。此点固为11月举行的国民党第四次全国代表大会采取的方针及其后下令锦州抵抗的史实所证实，亦为事变之初，蒋介石指示对日军可能在国民政府直辖部队及其守卫地区发动进攻，应进行自卫的方针，以及开始考虑准备全国抗战之史实所证实。
事变爆发之初，1931年9月21日，陆海空军总司令部参谋长兼南昌行营参谋长熊式辉自南昌向蒋介石转报驻烟台海军刘珍年师长哿辰电：“闻日本于巧晚进攻辽宁，皓晚将省垣完全占领，军警尽被缴械。又，日军舰一艘开来烟港，海军有今日续来登岸消息。除饬严加戒备，究应如何态度，乞示方针。9月22日蒋介石批复：“烟台刘师长勋鉴：日军侵略，已提出国联。此时我国应上下一致，严守纪律确定步骤，勿为日人借口。故先劝告民人，守秩序，遵公法，勿作轨外行动，以待国际公理与国内之团结。如果敌海军登岸，则我方划出一地严阵固守，以待中央之命令。此时须忍耐、坚定、镇静，谨守之。中正养午。”
1931年9月22日，熊式辉自龙华向蒋介石呈报请示：“淞沪为通商巨埠，日舰驻舶甚多，交涉万一不能迅速解决，日方扩大行动，对我要塞、兵工厂及重要机关施行威胁袭击时，我陆海军究如何行动？”9月23日蒋介石批示：“应正当防范。如日军越轨行动，我军应以武装自卫可也。”同日蒋介石致电军政部长何应钦，指示对日方略：我应采取正当防范。如日军有越轨行动，我应以武装自卫。军政部长何应钦亦于同日发布《告诫全国军人书》，指出：我同胞一方面应服从政府之指导，静候国际公道之解决，一方面，尤应恪守军人之天职，妥筹实力自卫之准备。
1931年9月25日，蒋介石致电山东省政府主席韩复榘：“我军应在潍县多加兵力，以防日军出青岛或烟台，侵入济南。我军决在潍县附近与之抗战。全部计划容另颁发。”
1931年10月3日，蒋介石开始考虑全国备战计划，决定“以西北为政府之第二根据地，而以洛阳与西安为陪都”。
1931年10月6日，蒋介石电示上海市长张群：“日本军队如果在华界挑衅，我军应规定一防御线，集中配备，俟其进攻，即行抵抗，希与天翼（熊式辉）兄妥商决定。
据参加特种外交委员会的邵元冲记载：“关于日本军舰来长江之应付，决定令淞沪军警长官严为防御，必要时取自卫行动。又，对于日军侵犯首都时，亦决定坚持不屈，以期抵抗。”
当时张学良下令“不抵抗”也受到国民政府内部部分人士的严厉批评。邵元冲（时任立法院副院长）指出：“所谓不抵抗者，乃不先向人开火攻击，并非武装军人遇敌来袭击至包围缴械时，犹可束手交械而谓之为不抵抗主义者。民族主义、国民精神丧失已尽，安怪异族长驱如入无人之境也。”（《邵元冲日记》，第774-775页）戴传贤（字季陶）、朱培德在1931年9月20日致蒋介石的电报中也说：“政府只有始终宣示和平，从国际上做功夫，然当地竟无一舍死之人，恐外无以启世界对中国之信赖，内无以立后代儿孙之榜样。”（《戴传贤、朱培德呈蒋主席九月哿电》，台北：总统府机要室藏，《革命文献拓影》，沈阳事变，第24—25页）
1931年9月30日，国联通过决议重申日本撤兵承诺。但1931年10月8日关东军又轰炸了锦州。此后，随着日本政府和外务省约束不了军方反而屈从乃至追随军方扩大侵略，蒋介石、南京政府逐渐看清事实，开始命令张学良抵抗。
11月，日军进攻黑龙江省时，黑龙江省代理省主席马占山公开通电率部抵抗，蒋介石致电嘉奖鼓励马占山称“我方采取自卫手段，其属正当。幸赖执事（指马占山）指挥若定，各将士奋勇效命，得以催败顽敌，保全疆土，虞电驰闻，何胜愤慨”，张学良也电示马占山“死守”“勿退”。至11月中旬，马占山报告日军攻击江省，希望向国联报告，请求制止，蒋介石电告马：对江省抗战，“已急催张副司令派队援助”，并正式任命马占山为黑龙江省主席。
1931年11月14日，国民党第四次全国代表大会第一次大会通过决议“严令各省文武官吏若遇外侮入侵，应做正当防卫，严守疆土，与城存亡，不得放弃职守”。会上还作出了蒋介石率兵北上抗日的决定。
1931年11月23日，蒋介石致电张学良：“警卫军拟由平汉线北运，以驻何地为宜？中（正）如北上将驻于石家庄，兄驻北平，则可内外兼顾，未知兄意如何？”（从蒋的电文也可以看出蒋张之间的关系名为上下级，实则遇事只能跟张商量。）随后蒋调兵遣将准备北上，但是对于中央军进入自己地盘一事，张未予响应。
黑省沦陷后，1931年底，日军继续进逼锦州。1931年12月8日，针对张学良准备放弃锦州，蒋介石致电张：“锦州军队此时勿撤退。”张学良不予理会。随后1931年12月15日，蒋介石在粤方的逼迫下下野。1931年12月25日和1931年12月30日，接替蒋上任的以孙科为首的南京国民政府两次电令张学良“对于日本攻锦州应尽力之所及，积极抵抗”、“惟日军攻锦紧急，无论如何，必积极抵抗”，但是均为张学良拒绝，张擅自率各部于1932年1月2日撤出锦州。日军随即占领锦州及绥中一带，实现了对东三省的完全占领。
