中国代表于8日凌晨3时到达北平日本特务机关部，谈判即刻开始。
中方代表王冷斋首先声明，枪声响于宛平城东北方，我方在此并无驻军，且查明城内守兵也并无开枪之事，所带子弹不少一枚，可见决不是我方所发。所谓“失落日兵一名”，经搜寻也毫无踪影。
松井诡辩说，城外搜寻不到失踪的演习士兵，必须进城搜索，方可明了究竟。王冷斋被激怒了，索性直言不讳地说：“夜间宛平城门已闭，日兵在城外演习，怎么能在城内失踪？就是退一步说，果有失踪之事，也绝和我方无关，或者效当年南京日领事藏本自行隐匿的故伎，企图作要挟的借口。”松井一听，矢口否认。
实际上，在此之前半个小时，松井已得到失踪士兵业已归队的报告，但他不提此事。后见不好隐瞒，就无理要求调查士兵失踪原因。王冷斋一语击中要害：“关于如何失踪的，只须询问那个士兵就可明了。”松井仍然蛮横地要求调查。最后，冀察当局忍辱退让，双方决定由王冷斋、林耕宇、周永业和樱井、寺平、斋藤一起前往现场调查。正准备出发时，王冷斋等人接到报告，驻丰台日军数百人，正全副武装开赴卢沟桥，事态益见严重。代表们驱车赴卢沟桥，路过丰台时，日军联队长牟田口要求王冷斋、林耕宇到兵营面谈。双方一见面，牟田口劈头便问：“王专员此去，是否有处理事件的权限呢？”“刚才在你们特务机关部所商定的是先调查后处理，现在我所负的只是调查的使命，还谈不到处理。”王冷斋头脑十分清醒，没有上当。“现在事机紧迫，应即迅速处理。阁下为地方行政官，应负当地处理的全责，以免延误扩大。”牟田口劝诱说。
王冷斋坚持道：“刚才确定，只负有调查使命，事态未经明了，尚谈不到处理；此事责任应由何方担负，此时亦不能臆断。”
“假使事态明了，还是在当地处理为好。日本方面现已决定，由森田副联队长全权处理，因事机紧迫，如来不及请示，阁下自有权宜处理之机。”牟田口继续纠缠。
王冷斋不惧威逼，仍坚持以先调查后谈处理为原则，对牟田口的要求一再予以拒绝。牟田口无计可施，半小时后只好作罢。
王冷斋、林耕宇走出丰台日军兵营，只见300多日军分乘8辆汽车向卢沟桥方向开去。等他们乘车抵达宛平城外约1公里的地方时，公路北边的沙岗和铁路涵洞一带已被日军占据，日兵多数伏卧作射击准备，枪炮排列，已摆好了攻城阵势。这时，寺平突然让王冷斋停下车，拿出一张地图，气势汹汹地说“：事态已十分严重，现已不及等待调查谈判，只有请你速令城内守军向西门撤出，日军进至东门城内约数十米地带再商解决办法，以免冲突。”
王冷斋冷冷地回答说：“此来只负调查使命，在你们机关部原已议定。
适才牟田口要求负责处理，我已拒绝。你所提我军撤出、你军进城的无理要求，离题太远，更谈不到。”
寺平又说：“平日日军演习都可穿城而过，何以今日不能进城？”王冷斋严厉驳斥说：“向来日军演习，均在野外，我从未允许你们演习部队穿城而过。你所谓的先例在何月何日？请给我一个事实的证明。”
寺平语塞，张口结舌不能回答，就恼羞成怒地说：“此项要求，系奉命办理，势在必行！请你见机而做，以免危险。”
这时，森田彻副联队长走过来，胁迫王冷斋、林耕宇下汽车，走到日军阵地前。森田手指日军枪炮威胁林耕宇说：“要请王专员迅速决定，10分钟内，如无解决办法，严重事件立即爆发，枪炮无眼，你等同样危险。”
日军的枪炮在夜色中闪着寒光。手无寸铁的王冷斋、林耕宇面对敌人的武力恫吓，将生死置之度外，仍然坚持调查原议，并斥责森田、寺平说：“此处非谈判之所，应依后方决定原则，在城内从容相商。你们前后方不应如此矛盾，万一事态扩大，你们二人当负全责！”
双方相持十几分钟后，森田、寺平见威吓不成，只好放行。凌晨4时左右，王冷斋、林耕宇和寺平前往宛平城谈判。
当王冷斋等人离开丰台驰向宛平途中，牟田口在丰台则接到一木的报告：“3时25分，在龙王庙方面听到3声枪声，根据这种情况，如果不攻击宛平城，以后的交涉就不能圆满进行，所以想果断进行攻击。”
牟田口仅仅根据一木的报告，便判断这3声真假不明的枪声使日军“已到了不得已使用自卫权的地步”，于是他下令“立即反击”。
一木听到命令，马上准备攻击宛平县城。这时，他遇见先王冷斋一步到宛平城去交涉的樱井。他们互相交换了情况后商定，由樱井拖住城内的中国军队，不让他们参加战斗；一木则在城外指挥日军攻击宛平及其附近的中国守军。
中日双方代表进入宛平城，立即开始交涉。日方代表寺平仍然无理要求驻守宛平东门的中国军队撤退到西门，由日军占据东门后再继续调查、交涉。王冷斋等中方代表坚决予以拒绝。双方尚未达成协议，日军进攻的枪声响了起来，打断了谈判。
7月8日晨5时30分，一木清直下令向宛平县城的中国守军进行攻击。一时间，罪恶的枪弹纷纷飞向宛平城，一场全面侵华的战争由此开始了。