11日，日本政府发表派兵华北的声明，诬指中国守军“在卢沟桥附近进行非法射击”，决定增兵华北，任命香月清司为中国驻屯军司令官，并从驻朝鲜日军抽调第20师团来华。随后，大批日本关东军开抵天津，并以重兵进犯北平郊区。
日军进攻卢沟桥受挫后，日本政府一面以“不扩大方针”和“就地解决”为幌子；一面向华北增兵，加紧侵略部署。
11日，日本内阁决定增兵，并发表《关于向华北派兵的政府声明》。其参谋本部命令关东军独立混成第1、第11旅分别从辽宁公主岭(今属吉林)、河北古北口(今属北京)向顺义县城高丽营地区集结；第20师由朝鲜经山海关进入天津一带；关东军飞行集团6个中队飞抵山海关、绥中、锦州，高炮、装甲等特种部队开赴华北；令中国驻屯军步兵旅主力集结于北平以东地区，总兵力约10万人。
15日，日本新任中国驻屯军司令官香月清司拟制了进攻平、津的作战计划，要求参战部队于20日前集结完毕。
7月17日，蒋介石在庐山发表谈话，声称：“如果战端一开，就是地无分南北，年无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责任，皆应抱定牺牲一切之决心。”这一谈话，确定了准备抗战的方针。但这时蒋还没有完全放弃对日媾和幻想，仍想将卢沟桥事变限制在“地方事件”的范围内，企图通过外交途径，谋求和平解决。
7月19日，宋哲元抵北平后，下令拆除城内的防御工事，打开关闭数日的城门，谢绝全国各界赠送给29军的抗战劳军捐款。同时，继续与华北日军进行谈判。国民党政府外交部向日本使馆提议，中日双方停止军事行动，将部队撤回原地，然后由外交途径解决，遭日本外务省拒绝。
当时，29军军长宋哲元正在老家山东乐陵“度假”，一度幻想和平解决事变。7月11日，他到天津，仍忙于同日方和平交涉，认为“卢沟桥事变”只是“局部之冲突，能随时解决”，因而延误了战机。
7月20日，日军中国驻屯军所属部队已分别集结于密云、高丽营、天津和北平附近地区。在日军向平、津地区集结期间，中国政府军事当局派兵一部向保定、石家庄地区集结。第29军令第132师在永定河以南集结，令该师独立第27旅进入北平担任城防。当日下午，日军炮击宛平城和长辛店。守城官兵在团长吉星文指挥下，打退了敌人多次进攻。25日夜，日军由朝鲜调来的第20师步兵第77团，袭击廊坊中国军队第38师第226团守备区。守军被迫自卫。次日拂晓，日军在航空兵与装甲部队配合下，攻占廊坊，守军向武清转移 北仓、杨村、落垡诸车站亦被日军占领。当晚，日军中国驻屯军第2团袭击了北平广安门驻军独立第25旅第679团。
26日下午，香月清司向第29军发出最后通牒，要求驻守北平城内和西郊的第37师于28日午前撤至永定河以西，尔后向保定方向撤离，否则，日军将自由行动。 27日凌晨，日方未待中方答复 便派驻屯军第2团围攻通县城外守军独立第39旅第2团第1营，攻占宝珠寺、团河、黄村等中国守军防地。
27日下午，宋哲元拒绝日方通牒，向全国发出自卫守土通电，令原准备撤防的第37师迅速进入西苑至卢沟桥一线阵地；第132师速至南苑集结。以该师师长赵登禹为南苑方向作战总指挥；催促孙连仲等部北上抗日。此时南苑驻军有第38、第132师各部及特务旅等共4个步兵团、1个骑兵团7000余人。当晚赵登禹到达南苑，所部主力尚在涿县，途中，南苑防御部署尚未调整，亦未构筑防御工事，情况十分危急。