日本制造“九一八”事变激起中国人民的无比愤慨，抗日救亡运动迅速在全国兴起。从事变发生后的第二天起，北平、天津、上海、杭州、武汉、太原、西安、长沙、广州、南昌、福州等各大城市，青年学生、工人和市民纷纷走上街头，掀起声势浩大的救亡运动。9月20日，中国共产党与日本共产党联合发表反对日本帝国主义侵略中国的宣言。当天，中华苏维埃共和国中央工农革命委员会发表《为满洲事变宣言》，指出：“九一八”事变是日本政府继续中日中俄两次战争、二十一条要求与济南惨案以来一贯的帝国主义侵略政策向中华民族作进一步的军事压迫、强占与屠杀，只有甘心出卖民族独立利益的国民党政府，才会要受压迫的中华民族在惨案中镇静忍耐，坐待帝国主义宰割，而蒙蔽群众对这次事变的预觉。宣言号召全国人民“反对一切妥协投降的政治意见与政治派别”，“联合起来，在国民党统治区域，工人罢工，农民骚动，学生罢课，贫民罢业，兵士哗变，一致进行反日本帝国主义与推翻投降帝国主义的国民党统治的斗争，来参加国内战争与扩大民族革命运动的战线”。9月22日，中共中央发表《关于日本帝国主义强占满洲事变的决议》，分析了日本帝国主义发动“九一八”事变的原因，并且指出：日本武装侵占东北是“瓜分中国为各个帝国主义者的殖民地的开始”，也是“世界新的帝国主义强盗战争的初步”。因此，“特别在东北更要加紧发动群众斗争，来反抗日本帝国主义的侵略，组织游击战争，直接给日本帝国主义以严重的打击”。
9月24日，上海10万大中小学生罢课，他们走上街头举行游行示威。接着，上海3万多码头工人开始罢工，使日本的大批船只停留在码头无法开动。两天之后，上海十几万各界人民群众聚集在公共体育场举行抗日救国大会，通过了对日宣战、武装民众、惩罚失职失地官吏等决议案。
10月初，上海80多万工人成立了抗日救国联合会。一部分工人自发地组织了义勇军，要求国民政府发放枪械，到前线参加抗日。
在抗日救亡运动中，爱国学生始终冲在最前面。9月28日，上海、南京2000多名学生聚集在国民党中央党部门前请愿，抗议南京政府对日本帝国主义的妥协与奉行不抵抗政策。在毫无结果的情况下，学生又冲向南京政府外交部，痛打了外交部长王正廷。11月初，平津两地的学生举行罢课，抗议日本特务在天津的暴行，并南下请愿，此举得到各地学生的积极响应。11月25日，全国聚集到敦促南京国民政府出兵的学生多达2万余人。对此，12月5日的《生活周刊》作了这样的描写：各校学生因国事日危，悲愤愈甚，纷纷入京请愿者万余人，沪上诸同学在车站等车时受当局多方留难，复经长时间的饥寒困苦，已艰难备尝，11月26日，赴国府请愿后，鹄立于雨雪之中过夜，任风雨饥寒之肆虐者一昼夜，甚至有病苦不支而倒地者，全体一心，至死不去。
12月1日，北京大学组成的南下示威团开始南下。5日，他们在南京成贤大街举行示威游行，被南京卫戍部队冲散，并打伤30多名学生，逮捕185人，用武装押回北平。尽管如此，全国的学生抗日运动仍此起彼伏。12月7日，上海1.5万名学生举行示威游行。12月10日，南京学生举行全市总罢课。12月17日，全国各大中城市到南京请愿的学生达到3万余人，南京政府出动大批军警，袭击了手无寸铁的学生，当场刺死学生30多人，伤100多人，许多人被捕。12月24日，上海学生、工人和广大市民抬着死难者的遗体游行示威，抗议南京政府的暴行。
“九一八”事变发生后，共产党在东北组织了抗日武装。在起初的一两年内，共产党领导的东北抗日武装风起云涌，他们战斗在白山黑水之间。共产党领导的较大的抗日武装有：1.1931年底到1932年初成立的南满游击队，由杨靖宇领导。到1933年秋发展到2000多人，成立东北人民革命军第一军第一师，1934年成立第一军。2.1932年冬成立的珠河游击队，由赵尚志领导。1934年夏发展到2000人，成立了东北人民革命军第三军。3.1932年初成立的绥宁游击队，由周保中领导，后来改为东北人民革命军第五军。据统计，到1932年春，东北抗日武装达到30万人。其中，共产党直接领导的不少于5000人。
（八）江桥抗战
日军在轰炸锦州后，又出兵黑龙江，直指省会齐齐哈尔。日军沿平齐铁路线北进，唯一的咽喉要道是松花江上游一大支流上的嫩江大铁桥。此处是阻扼日军的要塞。1931年10月13日，汉奸张海鹏派徐景隆率3个团从白城子出发向江桥进犯，15日到达泰来，日军飞机还飞抵黑龙江上空助威。16日拂晓，敌军进抵江桥南端，与黑龙江守军发生激烈战斗，敌3个团在守军的反击下伤亡惨重，全部溃退，在江桥以南地区与守军形成对峙。守军遂将江桥破坏3孔，阻止日军再犯。
10月16日，张学良任命马占山代理黑龙江省主席、军事总指挥。马占山因其个头矮小，人称“马小个子”。人长得瘦削，蓄着八字胡，一副很有特色的“泥鳅相”。接到电令后，马占山立即从黑河昼夜兼程前往省城，于19日经哈尔滨到达齐齐哈尔，20日上午就任黑龙江省代主席，并宣布成立黑龙江军临时总指挥部，以便统一指挥。马占山任总指挥，以副司令公署参谋长谢珂任副指挥。10月22日，马占山以黑龙江省政府主席的名义发表了《抵抗宣言》：当此国家多难之秋，3省已亡其2，稍有人心者，莫不卧薪尝胆，誓救危亡，虽我黑龙江一隅，尚称一片净土，……凡侵入我江省境者，誓必决一死战！
马占山上任后，听取了有关江桥作战情况报告。他迅速调整了部署：委任朴炳珊为黑龙江省城警备司令，以加强省城防卫；任命王南屏为黑河警备司令；将东北屯垦军3个步兵团、1个骑兵团、1个炮兵营编为步兵第一旅，开往大兴以南布防。原宁安公安总队长刘万魁率所部1000余人，于15日在宁安以西接受整编，编为自卫军第五独立团。关东军在张海鹏叛军被打败之后打算直接出兵，把中国军队破坏嫩江桥作为借口，以洮昂路的修建有日本的投资为理由，决定以第二师团第十六联队步、炮各1个大队和1个工兵中队组成嫩江支队，在独立飞行第八中队协助下，以武力掩护修桥，以挑起事端，乘机发动进攻。但是，由于日本陆军省和参谋本部对苏联有所顾忌，因而不同意关东军的进攻。金谷范三电令关东军：“为修江桥，可以出动。但如向远离嫩江的北满出兵，无论有何项理由，非经我批准，都不许出兵。”然而，10月29日，苏联副外交人民委员加拉罕向日本声明，苏联对交战双方都不提供任何支持、采取“严格的不干涉政策”。日本参谋本部在摸清莫斯科的底牌之后，立即改变了以前的态度，同意关东军在马占山拒绝撤出齐齐哈尔时可以采取“认为必要的自主行动”。
11月2日，关东军第二师团长多门被任命为江桥战斗总指挥。当天，本庄繁下令齐齐哈尔日本特务机关长林义秀向马占山发出最后通牒：嫩江桥不得为战术上使用，至11月3日中午前，南北两军由桥梁撤退10公里以外地区，在日军修桥完竣之前不得侵入该地域；如不接受上述要求或妨碍修理者，认为对日军有敌意，即行使武力。
这天下午，日军开始炮击马占山部阵地，遭到马占山部的还击。11月4日一大早，嫩江平原上大雾弥漫，关东军第二师团“嫩江支队”六七百人悄悄地向嫩江桥阵地摸来。等到日军离阵地只有100米远的时候，随着一声令下，中国士兵向日军猛烈射击。战至中午，日军在飞机的掩护下，又一次发起进攻。中国军队以大炮轰击，日军死伤累累。激战多时，日军招架不住，开始溃退。这时，早已埋伏在江边的中国士兵进行阻击，日军无路可逃，慌乱中，有的跳到江里，有的滑进沼泽。于是，日军又调来援兵。当援兵刚刚走到桥上时，就遭到中国军队的一阵痛打。到晚上8时，日军的进攻势头被打退。阵地上，到处都是日军的尸体。
第二天上午，在飞机和铁甲车的配合下，日军集中全力再次发动进攻，战斗非常激烈。马占山部除先后增加省防步兵第二旅的两个步兵团以加强正面阵地的防御力量外，又派出省防骑兵第一、第二旅（各两个团）分别从左、右两翼迂回至日军侧后将其包围。日军被迫由进攻转为就地防御，其后方勤务分队大部被迂回的中国骑兵所歼灭。当日夜，日军第二十九联队的1个大队前来增援，到达后立即发动进攻，但很快亦被马占山军队包围。本庄繁再急调第十六联队的1个步兵大队和3个炮兵中队来援。
时值11月，江面结成厚厚的冰，寒风刺骨。但是，抗日将士们仍坚持英勇杀敌，殊死作战。日军在坦克和火炮的掩护下，仍旧久攻不克。最后绕到上游水浅处，实施强攻突破。中国军队虽然拼死抵抗，终因寡不敌众，江边阵地失守。11月6日，马占山将部队撤到三间房一带建立新的防御阵地，这是保卫齐齐哈尔的最后一道防线。
6日晨，日军增援部队赶到，计有驻郑家屯步兵第二十九联队第一大队、驻长春步兵第十六联队第三大队，第二师团第四联队、野炮第二联队第二大队、工兵第二中队第一小队，混成第三十九旅团第三大队等。为解救被围日军，在飞机轮番扫射、轰炸支援下立即发动猛攻。当日，马占山亲自到阵地督战。日军在中国军队的顽强抵抗下，攻击受挫，进展困难。由于江桥战斗情况发生变化，为保存实力，马占山部在重创日军之后，于当日中午开始主动向三间房一带转移，以骑兵第一旅与步兵第一旅重新组织防御。下午3时，本庄繁下令停止前进，返回原驻地。
嫩江桥之战，日军参战部队有步兵3个大队、工兵2个中队，共1544人；配有机枪11挺、步炮8门、山炮5门；战死46人，伤151人；消耗子弹103738发、各种炮弹1914发。中国军队参战的有步骑兵2300人，配有炮4门，阵亡200人，负伤500人。日军不甘心在嫩江桥的失败。11月10日，本庄繁下达进攻昂昂溪附近的汤池。在此前后，关东军向马占山送来两次通牒，均遭到马占山的拒绝。于是，从11月12日开始，日军向三间房附近的乌诺头、张花园中国守军阵地发动进攻。11月13日，多门来到江桥前线视察。由于嫩江桥已经修好，日军调来大批增援部队和飞机、大炮，日军在这里集结了8000多人。17日下午，多门下达了向中国军队发起全面进攻的命令。日军出动10多辆坦克、10余架飞机、8门重炮，不分昼夜地向三间房阵地猛攻。至18日，日军第二师团主力差不多全部投入战斗。早晨6时30分，日军飞机和大炮向中国守军阵地进行了一个多小时的狂轰滥炸。9时20分，多门下令预备队上阵，向中国军队发起更猛烈的进攻。由于日军飞机轮番向阵地轰炸，加之天气寒冷，马占山的部队缺乏防空兵器，又得不到后续部队的增援。他们在阵地上苦苦地坚持了半个多月，伤亡惨重。19日，马占山率部退出齐齐哈尔。21日，马占山率部撤往海伦。
在整个江桥战役中，日军投入兵力近6000人，伤亡1181人。中国军队参战的有步兵8700人、骑兵3100人，伤亡1100人。江桥抗战是“九一八”事变后中国军队给日军的一次沉重打击。
如此一来，在短短两个月的时间里，关东军接连攻占了辽宁、吉林、黑龙江3省省会。但这并不等于日军就夺取了中国东北3省，因此，占领锦州和哈尔滨，也就成了关东军侵占东北3省的最终作战目标。
1932年1月3日，关东军占领锦州。2月5日，哈尔滨被日军侵占。从柳条湖爆炸铁路到哈尔滨陷落，日军只用了4个月的时间，就侵占了山海关到黑龙江之间的110多万平方公里的中国领土，相当于日本国土的3倍。