9月10日，国际联盟应南京政府和东北政府的邀请，派来了以英国人李顿爵士为首的李顿调查团来到东北，以国际第三方的角度调查“满洲事变”真相。经过持续半个月的调查，李顿调查团在南京、东京、日内瓦同时发表了《国际联盟调查团报告书》，报告上声称:“...经过详细而缜密的调查后，调查团可以确定，中国东北边防军在满洲事变中不存在主动挑起战端的责任，与日本关东军的战事仅仅是中国东北边防军在履行边防职责。日本关东军部分中下级军官确凿无误地准备擅自在中国东北挑起战争，且组织缜密、计划周详，这一点已是不容置疑，关东军事先还曾多次派间谍侦察刺探东北的军事情报，但关东军高层、日本皇帝、东京方面对此并不知晓。满洲事变的责任应由关东军部分中下级军官负责。另外，日本海军舰队在旅顺战役中对旅顺居民区进行了无差别的炮火攻击，存在刻意伤害平民的责任；日本驻朝鲜军队在停火时间到达后仍在满洲境内采取着军事行动，存在蓄意扩大战争的嫌疑。…”
9月26日，美国国务卿亨利?刘易斯?史汀生代表美国政府，向日本政府和中国政府发表照会，宣布美国支持中日两国恢复和平，谴责日本关东军故意挑起战争的行径，并认为该行径严重违反了凡尔赛条约。这是美国政府在东北战事爆发后正式表明态度。英国、法国、苏联等世界列强随后也陆续表态，敦促中日两国军队停止进一步的武装行动，恢复东亚和平，并谴责日本关东军。
一时间，中国和辽系在国际舆论上也占尽上风。美英苏等西方列强都对日本政府施压，要求日本政府严厉追究关东军的这些阴谋分子的责任，并配合中国政府，共同恢复东亚和平。香满路言情声明：本站所收录作品收集于互联网，如发现侵犯你权益小说、违背法律的小说，请立即通知我们删除。
日军铁道守备部队虎石台独立守备队第2大队第3中队的柳条湖分遣队队长河本末守中尉在沈阳战役中被俘，在经过农统局的“循循善诱”后，河本末守供认:按照他们的计划，他们会在行动当天以巡视铁路为名，在沈阳北部约公里处、离东北军北大营800米处的柳条湖南满铁路的路段上引爆小型炸弹，炸毁小段铁路，并将3具身穿东北军军服的中国人尸体放在现场，作为东北军破坏铁路的“证据”，诬称东北军破坏铁路并袭击日军守备部队，从而为关东军发动事变挑起战端、进攻东北军找到借口。一旦河本等人得手，在爆破点以北约四公里的文官屯地区的川岛中队长会立刻率部南下，正式袭击东北军北大营，第2师团的平田幸弘中佐会指挥第2师团第2旅团第29联队的部分部队从南线进攻，而铁道守备部队独立第2大队大队长岛本正一中佐会指挥独立第2大队从北线进攻，铁道守备部队独立第5大队也会在当晚从铁岭赶到事发地加入战斗。
这些密谋发动事变挑起战端的关东军野心分子以石原莞尔、板垣征四郎、花谷正为首，三人里，花谷正已被击毙，石原莞尔和板垣征四郎不知所踪——后查明，石原和板垣在战事爆发后从沈阳逃去了旅顺，再乘船逃去了朝鲜，因为石原和板垣心知肚明“此战根本打不赢，留在东北境内等于坐以待毙，此时不跑，更待何时”——但东北军在战斗中俘虏了沈阳日军宪兵队队长三谷清中佐、前奉军军事顾问矢崎勘十少佐、第2师团第29步兵联队第1大队大队长名仓少佐、满铁公司铁道守备部队独立第2大队副队长儿岛正范少佐、独立第2大队第1中队中队长小野正雄大尉、第3中队中队长川岛正大尉、第4中队中队长高桥金一大尉、预备大尉甘粕正彦、预备中尉和田劲等军官。
农统局还查到关东军的一状丑事。在今年六月时，石原莞尔、板垣征四郎等几个决定在东北发动事变挑起战端的关东军主谋委托日本陆军参谋本部的重藤千秋大佐、桥本欣五郎大佐向藤田勇借款10万日元作为关东军的行动军费，承诺“事变成功”后偿还100万日元，最后只由河本大作送来5万日元，另外那5万日元在经重藤千秋、桥本欣五郎手时被这两人给挥霍掉了。为此事，石原莞尔、板垣征四郎和重藤千秋、桥本欣五郎吵得狗咬狗、两嘴毛。
因为张学良改变了历史，所以关东军内的野心分子们没有打算还在9月18日发动事变——历史上，关东军内的野心分子们原计划在1931年9月28日发动事变，但因为行动方案不小心泄露，被日本内阁察觉了，日本内阁因此而敦促日本军方制止，所以关东军才提前到9月18日发动了“九一八事变”——不过，关东军内的野心分子们还是打算发动事变挑起战端的，只是计划跟历史上的不一样了。东北军在消灭沈阳的日军后，从日军兵营内缴获到两门240毫米口径的重型榴弹炮，一门瞄准东北军的北大营，一门瞄准东北空军的沈阳机场，是在两个月前从日本本土秘密运来并安装的。这证明，关东军内的野心分子们确实想要发动事变挑起战端并得到日本军部某些高层的支持，否则，关东军既无法也无权调来这两门重炮。
经过农统局和工统局轮番严刑拷问，这些被折磨得不人不鬼、求生不得、求死不能的俘虏里有相当一部分招供了，其中有一个叫今田新太郎的首脑分子还供出了他们的一份秘密行动方案，方案上有各部队的具体分工，并包括一份誓约书，决心参与这场欺上瞒下行动的关东军军官都在上面按了血手印。行动方案的纲要是:因为辽系日益强大，加上张学良高度反日且对外态度强硬，所以单靠关东军虽可发动事变挑起战端，却难以击败东北军，关东军必须得到来自日本本土的不断加强，不但要有起码三个师团的兵力，在飞机、火炮、坦克等重武器上也要把数量增加到现在的三倍以上…预计在明年（1932年）上半年完成战备工作，继而正式动手。
当旅顺战役结果传来时，被东北军堵在关东军司令部内插翅难飞的本庄繁、多门二郎等人都面如死灰且万念俱灰，知道末日已到，随后，多门二郎、第2师团第15旅团旅团长天野六郎少将、第16联队联队长浜本喜三郎大佐等三十多名关东军将领和军官以不同方式自尽，东北军第101师一部开入关东军司令部，降下司令部大楼的太阳旗，查封并收复此地。