“九一八”事变后，中国立即将日军在东北的侵略行动诉诸国际联盟裁决。中国驻国联代表团的外交工作很有效果。由于他们的努力，国联于1931年10月24日通过决议案，要求日军于11月16日前撤退。中国政府为此成立了接收委员会。但日本军队不仅没有移交一寸占领的土地，关东军反而在11月又进窥黑龙江省。
嫩江大桥在黑龙江省的大兴县，是洮昂铁路跨越嫩江的必经之路，居南北交通要冲，是通向省城齐齐哈尔的前沿阵地。口口声声维护条约权利的日本人的势力从来也没有伸展到黑龙江，但为了赤裸裸地全盘控制东北，侵略者把魔爪伸到了黑龙江。此时，它已经不在乎什么借口了。
1931年11月4日，1300多名日军借在嫩江修桥的机会突然在7架飞机掩护，和4列铁甲车、数门山炮配合下，向江桥和大兴车站发起猛烈攻击。黑龙江省政府代理主席马占山命令守军还击。日军的进攻被击退。最艰苦的战斗是在6日，日军反复进攻，死伤较重。4日到7日，日军死亡167人，伤600余人，伪军死伤700余人。这是日军在占领东北过程中遭遇的最大损失。果敢的行动使得马占山将军一夜之间成为全国皆知的民族英雄。日军调集13000名重兵，由第二师团长多门亲自指挥，在三间房等地与马占山部展开激战，直到18日夜，马占山和他的部队撤离战场，退向齐齐哈尔，19日，又向偏僻的海伦、克山转移。
黑龙江的沦陷使张学良将军极为沮丧。11月22日，他发表宣言，表示对国联权威的忧虑和失望。他感慨地说：“予实不解世界对于国联盟约、非战公约及华盛顿公约之将来持如何感想，抑此三种维持和平之公约，均将置之于废纸堆中乎。”
张学良的上司蒋介石的处境则更加狼狈。黑龙江的危机使得一度有所缓和的学生运动再次爆发。但事实上他既没有意愿，也没有准备去发动对日战争，在冲突的旋涡中，他逐渐失去了对局势的控制。他的对日不抵抗的态度正好成为政敌严厉攻击的靶子，在国民党重新讨论统一的时候，广东方面把解除蒋介石的权力作为与南京政府重修旧好的交换条件。12月15日，蒋介石宣布辞去国民政府主席、行政院院长和陆海空军总司令的职务，22日离京，偕宋美龄回到了他的老家浙江奉化。