日軍在北平西郊舉行的坦克步兵巷戰演習時，日軍出了宛平縣城西門，已經到了盧溝橋橋頭，根據雙方協議，不再通過石橋，而向北行約壹公裏，再越過鐵路，到了大瓦窯村附近，準備開始演習。這次日軍行動路線，實際上等於拐了壹個90度的直角，按正常行路，是舍近求遠，根本無需通過宛平縣城，從豐臺可直達大瓦窯。顯然，日本人要通過此舉向中國人示威。
中國人也不甘示弱，在演習的宛平縣城街道兩旁，中國軍人的崗哨如同路邊行樹，壹直伸延下去。這些哨兵身著英式軍服，手持上好槍刺的步槍。因29軍非常重視士兵身體素質的訓練，所以，每個士兵身體精壯，站立如樁，瞪著眼睛，看著日軍的步兵和坦克從他們的眼前過去。巡視將軍們還經常表彰他們：“沒給中國人丟面子！”
1937年6月份以後，豐臺日軍以盧溝橋守軍為假想敵的演習日漸升級，先是日出而來，日落而回，後來變成日暮而來，日出而回，再後不分晝夜，甚至連日連夜持久演習。先是壹般空彈訓練式的演習，後是實彈實戰式的演習。壹般地說，日方演習的目的性比較強，如：以某街某巷為目標的巷戰演習，以某地某軍為假想敵的進攻演習等。而中國軍隊的演習目的朦朧，大都屬“示威”性的演習，就是“不蒸饅頭蒸（爭）口氣”。對於敵方的特點，可能發生的情況，敵方戰鬥力，將領用兵方法等很少考慮。有壹天，日軍豐臺壹木清直大隊所部在騎著高頭大馬的軍官帶領下，神神氣氣、威威風風地進了宛平縣城東城門，向西門緩緩前進。這位軍官輕輕策馬，左顧右盼，只見持槍攜大刀的中國士兵密密排列在路的兩旁，有點像儀仗隊。這更加顯露出大日本帝國軍人的威風！日軍的戰馬雖然也訓練有素，可是它究竟不是天皇寶駒“初雪”，經常見到這樣陣仗，這馬感到眼生，恰恰此時站在路旁的中國士兵的大刀在陽光下壹閃，刺眼的閃光射向馬頭，這軍官的坐騎壹驚，向路旁躲去，壹腳踩到了壹棵小樹，小樹在馬蹄下倒下去。小樹邊站著壹個中國的持槍崗哨。這個年輕的士兵壹見樹倒，伸手抓住馬頭的轡頭，沖著日本軍官吼道：“罰款兩角！”
這次日軍軍官開始很橫，要兵戎相見。中國官兵圍了過來，說他損壞中國樹木，必須賠償。他回顧左右，見所率中隊已經走到城池正中，四面城墻上槍口向內架著機槍，也許四周建築之中還有伏兵。壹旦動手，中國人豈不是在甕中捉鱉，首先是自己受皮肉之苦。好漢不吃眼前虧，他衡量利弊，還是紅著臉很不情願地掏出了兩角錢。
“兩角錢”事件在當時廣為傳誦，民眾贊譽士兵愛國行為。
1937年7月7日下午，駐豐臺日軍河邊正三旅團第1聯隊第3大隊第8中隊，由中隊長清水節郎率領到達盧溝橋以北龍王廟附近。當晚，日軍在龍王廟、大瓦窯壹帶實施演習。
10時許，宛平中國守軍第29軍第37師第110旅突然聽到城東北方向響起槍聲，便嚴密註意日軍的動態。
夜12時許，日本駐北平特務機關長松井太久郎給冀察政務委員會外交委員會打電話，詭稱：有日軍陸軍壹中隊，夜間在盧溝橋演習，仿佛聽見由駐宛平城內之軍隊發槍數響，致演習部隊壹時呈混亂現象，失落士兵1名，要求進入宛平城搜索。29軍軍部拒絕了日軍的無理要求，並答復說:盧溝橋是中國領土，日本軍隊事前未得我方同意在該地演習，已違背國際公法，妨害我國主權，走失士兵我方不能負責，日方更不得進城檢查，致起誤會。
7月8日晨2時許，日軍由豐臺增派的部隊在第3大隊隊長壹木清直率領下與清水節郎所部會合，按計劃占領了宛平東北的沙崗。冀察當局為防止事態擴大，同意雙方派員前往調查。中方委派宛平縣長王冷齋、冀察政務委員會外交委員會專員林耕宇、冀察綏靖公署交通處副處長周永業與日方的冀察綏靖公署日本顧問櫻井德太郎、日軍輔佐官寺平忠輔和秘書齋藤進行談判。
晨5時許，雙方尚在交涉中，日軍即下令向盧溝橋壹帶的中國軍隊發動攻擊，並炮轟宛平縣城。
在全國人民抗日熱潮的推動下，中國守軍第29軍第110旅奮起抵抗，揭開了全國抗戰的序幕。他們表示“願與盧溝橋***存亡”，“日軍要求我軍撤出盧溝橋，則有死而已，盧溝橋可為吾人之墳墓”。吉星文團連續擊退日軍3次進攻。日軍第3大隊直撲龍王廟和附近的鐵路橋。守衛橋頭陣地的29軍只有兩個排。他們表示“寧為戰死鬼，不做亡國奴”，同日軍展開拼殺，終因寡不敵眾，60多名戰士壯烈犧牲。日軍也在河堤上丟下了上百具屍體。
7月8日夜12時許，吉星文團突擊隊的青年戰士用繩梯爬出宛平城，出其不意地將日軍1個中隊全殲在鐵路橋上，奪回了鐵路橋和龍王廟，軍心為之大振。
中***通電
盧溝橋事變後的第二天，中***中央發表《中國***產黨為日軍進攻盧溝橋通電》，指出，平津危急!華北危急!中華民族危急!只有全民族實行抗戰，才是我們的出路!號召全中國同胞、政府與軍隊團結起來，築成民族統壹戰線的堅固長城，抵抗日寇的侵掠!同日，毛澤東、朱德、彭德懷等致電蔣介石，表示紅軍將士願意為國效命，與敵周旋，以達保土衛國之目的。要求本“禦侮抗戰之旨，實行全國總動員，保衛平津，保衛華北，收復失地”。同時，紅軍將領致電宋哲元，表示“誓做貴軍後盾”。北平中***地下組織發動各界同胞援助29軍抗戰。中華民族解放先鋒隊、華北各界救國聯合會、北平各界救國聯合會的代表赴前線慰勞抗日官兵；青年學生參加情報、募捐、救護等工作，並組織戰地服務團；長辛店的工人運送枕木、鐵板和鐵軌到宛平，修築陣地；郊區農民為前線輸送糧食、飼料、燃料和民工。人民群眾的支援，激發了29軍廣大官兵的抗日熱情。
全體動員
同日，蔣介石電令宋哲元：宛平城應固守勿退，並須全體動員，以備事態擴大。9日，國民政府軍事委員會電令全國備戰，並令第26路軍孫連仲等部4個師歸宋哲元指揮，開赴保定、石家莊，支援第29軍作戰。
冀察當局卻根據國民黨政府“應戰不求戰”的方針，放棄了殲敵的有利時機。於7月9日晨，第29軍副軍長兼北平市長秦德純與日本北平特務機關長松井太久郎達成三項口頭協議：壹、雙方立即停止射擊；二、日軍撤退到豐臺，29軍撤向盧溝橋以西；三、城內防務由保安隊接防。7月10日，日本又在“就地解決”的幌子下，提出29軍向日軍道歉，盧溝橋、宛平縣和龍王廟地區不得駐紮中國軍隊等無理要求。
11日，日本政府發表派兵華北的聲明，誣指中國守軍“在盧溝橋附近進行非法射擊”，決定增兵華北，任命香月清司為中國駐屯軍司令官，並從駐朝鮮日軍抽調第20師團來華。隨後，大批日本關東軍開抵天津，並以重兵進犯北平郊區。
日軍進攻盧溝橋受挫後，日本政府壹面以“不擴大方針”和“就地解決”為幌子；壹面向華北增兵，加緊侵略部署。
派兵聲明
11日，日本內閣決定增兵，並發表《關於向華北派兵的政府聲明》。其參謀本部命令關東軍獨立混成第1、第11旅分別從遼寧公主嶺(今屬吉林)、河北古北口(今屬北京)向順義縣城高麗營地區集結；第20師由朝鮮經山海關進入天津壹帶；關東軍飛行集團6個中隊飛抵山海關、綏中、錦州，高炮、裝甲等特種部隊開赴華北；令中國駐屯軍步兵旅主力集結於北平以東地區，總兵力約10萬人。
15日，日本新任中國駐屯軍司令官香月清司擬制了進攻平、津的作戰計劃，要求參戰部隊於20日前集結完畢。
7月17日，蔣介石在廬山發表談話，聲稱：“如果戰端壹開，就是地無分南北，年無分老幼，無論何人，皆有守土抗戰之責任，皆應抱定犧牲壹切之決心。”這壹談話，確定了準備抗戰的方針。但這時蔣還沒有完全放棄對日媾和幻想，仍想將盧溝橋事變限制在“地方事件”的範圍內，企圖通過外交途徑，謀求和平解決。
7月19日，宋哲元抵北平後，下令拆除城內的防禦工事，打開關閉數日的城門，謝絕全國各界贈送給29軍的抗戰勞軍捐款。同時，繼續與華北日軍進行談判。國民黨政府外交部向日本使館提議，中日雙方停止軍事行動，將部隊撤回原地，然後由外交途徑解決，遭日本外務省拒絕。
樂陵“度假”
當時，29軍軍長宋哲元正在老家山東樂陵“度假”，壹度幻想和平解決事變。7月11日，他到天津，仍忙於同日方和平交涉，認為“盧溝橋事變”只是“局部之沖突，能隨時解決”，因而延誤了戰機。
7月20日，日軍中國駐屯軍所屬部隊已分別集結於密雲、高麗營、天津和北平附近地區。在日軍向平、津地區集結期間，中國政府軍事當局派兵壹部向保定、石家莊地區集結。第29軍令第132師在永定河以南集結，令該師獨立第27旅進入北平擔任城防。當日下午，日軍炮擊宛平城和長辛店。守城官兵在團長吉星文指揮下，打退了敵人多次進攻。25日夜，日軍由朝鮮調來的第20師步兵第77團，襲擊廊坊中國軍隊第38師第226團守備區。守軍被迫自衛。次日拂曉，日軍在航空兵與裝甲部隊配合下，攻占廊坊，守軍向武清轉移。北倉、楊村、落垡諸車站亦被日軍占領。當晚，日軍中國駐屯軍第2團襲擊了北平廣安門駐軍獨立第25旅第679團。
26日下午，香月清司向第29軍發出最後通牒，要求駐守北平城內和西郊的第37師於28日午前撤至永定河以西，爾後向保定方向撤離，否則，日軍將自由行動。27日淩晨，日方未待中方答復。便派駐屯軍第2團圍攻通縣城外守軍獨立第39旅第2團第1營，攻占寶珠寺、團河、黃村等中國守軍防地。
27日下午，宋哲元拒絕日方通牒，向全國發出自衛守土通電，令原準備撤防的第37師迅速進入西苑至盧溝橋壹線陣地；第132師速至南苑集結。以該師師長趙登禹為南苑方向作戰總指揮；催促孫連仲等部北上抗日。此時南苑駐軍有第38、第132師各部及特務旅等***4個步兵團、1個騎兵團7000余人。當晚趙登禹到達南苑，所部主力尚在涿縣，途中，南苑防禦部署尚未調整，亦未構築防禦工事，情況十分危急。
28日晨，日軍向北平市郊發動總攻，以第20師主力配重炮40門，在坦克部隊和炮兵掩護下，對南苑展開攻擊。日駐屯軍步兵旅主力由豐臺向南苑進攻，切斷南苑守軍向北平方向的退路。守軍被迫倉卒應戰，利用營房周圍障礙物及村莊為掩體，頑強抵抗，有些陣地失而復得。但由於日軍飛機與大炮輪番轟炸，守軍無法展開，加之通訊設施被炸毀，指揮失靈。官兵苦戰至下午2時，戰死約5000人，29軍副軍長兼教導團團長佟麟閣和132師師長趙登禹率2000余人的部隊守衛南苑。在敵密集炮火之下，處境極為不利。面對強敵，佟、趙兩人決定誓死堅守，他們指揮部隊英勇抗擊。
7月28日由晨至午，戰鬥激烈，雙方損失慘重。下午，佟麟閣等奉命率部向大紅門轉移，中途被日軍包圍，乃揮師繼續與敵人苦戰。佟麟閣在指揮右翼部隊向日軍突擊時，被敵機槍射中腿部，佟仍率部激戰。敵機又來狂轟濫炸，他頭部受重傷，流血過多，英勇殉國。趙登禹師長在激戰中右臂中彈，仍繼續作戰。不久，他腿部等處亦受傷，趙登禹率部突圍北走，車行到黃亭子，趙被日軍伏兵擊中胸部，壯烈殉國。佟麟閣、趙登禹為國犧牲的噩耗傳往全國，激發了軍民抗日復仇的義憤。南京國民政府發布褒揚令，追贈佟麟閣、趙登禹為陸軍上將。
28日下午，宋哲元委派張自忠代理冀察政務委員會委員長、冀察綏靖公署主任兼北平市市長，留北平和敵人暫時周旋，自己於當日晚離北平赴保定。第37師撤至永定河南岸布防。
29日8時，日軍獨立混成第11旅團攻擊北苑與黃寺。黃寺守軍冀北保安部隊與日軍戰鬥至18時後撤退。北苑守軍獨立第39旅與日軍戰鬥後轉移到古城，戰鬥結束後又返回北苑。該旅於31日被日軍解除武裝。在城內的獨立第27旅被改編為保安隊維持治安，數日後突圍到察哈爾省歸第143師序列。
駐防天津的第29軍第38師部隊，於29日淩晨主動向天津日軍發動攻擊，攻占天津總站日軍駐地，並向駐海光寺日軍司令部和東局子飛機場展開攻擊。開始時較為順利，後在日軍飛機、炮火反擊下，至15時開始撤退，隨之天津淪陷。
29日駐通縣偽冀東保安隊反正，並向通縣日軍和偽冀東自治政府發動攻擊，取得勝利。當日下午，反正部隊撤離通縣向北平轉移，在城北受到日軍的襲擊，然後轉移向保定。第29軍第37師奉令南撤時，該師第110旅在宛平至八寶山壹線掩護軍部和北平部隊經門頭溝南撤，任務完成後，於30日撤向保定。
30日，日軍占領北平、天津，日軍獨立混成第l旅團和駐屯旅團分別在30日晚和31日進占長辛店西面高地和大灰廠附近地區。至此，平、津作戰結束。