松冈洋右色厉内荏地道：“贵方的一面之词是不足为信的！”
杨宇霆轻蔑地道：“你放心！我们很快就会拿出让你们彻底闭嘴的证据！”
辽阳的关东军总司令部此时也已经全面被东北军第1军包围了，实际上，第1军完全可以攻入其中，俘虏关东军总司令官本庄繁、第二师团师团长多门二郎等关东军的高级将领，接到南京谈判的结果后，张学良在张作相的建议下，命令第1军对关东军总司令部围而不打，等待四十八小时后的停火时间，并派了军使前去通知。本来，本庄繁、多门二郎等人已认为自己必死，但获悉东北军的要求后，又重新燃起了求生的希望。9月7日晚上十点，停火时间到来，第1军军长王以哲命人进去通知本庄繁等人，东北军马上派人接管关东军总司令部。
本庄繁惊恐不已：“不是停战了么？”
派去下达通牒的第110师第537团团长邢占清上校冷冷地道：“是停战了，所以现在你我双方并非交战双方，你们也可以不做俘虏，但关东军现在已无权再在东北驻军，关东军总司令部也必须由我方接管。你们可以继续留在这里，等待南京谈判的结果，我方不会逮捕或拘留你们，但你们的行动要受到限制。如果你们有任何形式的反抗，将被视为在停火时间后破坏和平，我方会毫不留情地消灭你们。”
本庄繁等人知道自己此时已是阶下囚，都垂头丧气。第2师团师团长多门二郎中将和第2师团第15旅团旅团长天野六郎少将、第16联队联队长浜本喜三郎大佐等十多名关东军的将领军官随后剖腹自尽。东北军第110师一部开入关东军总司令部内并查封该地，缴获了大批的文件卷宗、档案资料。另一方面，东北军还查封了日本驻沈阳的总领事馆，攻占了关东军在旅顺的原总司令部，查获了非常多的绝密情报和文件，取得大量的证据证明关东军确实存在一个准备对东北动手的绝密计划，关东军总司令官本庄繁确实不知道，而是以板垣征四郎、石原莞尔、花谷正为首的一批关东军中下级军官组成的激进派组织进行策划的，但得到了包括本庄繁在内的关东军高层和日本军部内某些高层的默许和支持。东北军消灭了沈阳的日军后，在日军兵营内缴获了两门240毫米口径的重型榴弹炮，一门对着东北军的北大营，一门对着东北空军的沈阳机场，是在7月份的时候秘密运来并安装的。这证明，关东军确实想挑起事端，并且得到了日本军部某些高层的支持，否则关东军无法也无权调来这两门重炮。花谷正已被击毙，板垣征四郎和石原莞尔躲在辽阳的关东军总司令部内，但东北军在战斗中俘虏了沈阳的日军宪兵队长三谷清中佐、东北军的军事顾问矢崎戡十少佐、第2师团第29步兵联队第1大队大队长名仓少佐、满铁公司铁道守备部队独立第2大队的附儿岛正范少佐、独立第2大队第1中队中队长小野正雄大尉、第3中队中队长川岛正大尉、第4中队中队长高桥金一大尉、日军预备役的甘粕正彦大尉、和田劲中尉等人。经过农统局和工统局的严刑拷问后，这些被折磨得不人不鬼、求生不得、求死不能的俘虏里有相当一部分招供了。其中有一个叫今田新太郎的首脑分子还供认出他们的一份秘密行动方案，方案上有各个部队的具体分工，并包括一份誓约书，决心参与这场欺上瞒下行动的关东军军官都在上面按了血手印。
农统局最后找到了这份绝密的行动方案，上面标注的行动日期是“9月28日”。可以说，要不是这场战事过于突然且东北军先下手为强，那关东军肯定会在9月28日这天主动袭击东北军而挑起战端（这份行动方案是真实存在的，历史上由于不小心泄露，被日本内阁察觉，日本内阁因此而敦促日本军方制止，所以关东军才提前到9月18日发动了“九一八事变”。）。
日军铁道守备部队虎石台独立守备队第2大队第3中队的柳条湖分遣队队长河本末守中尉在沈阳战役中被俘，在经过农统局的“循循善诱”后，河本末守供认：按照他们的计划，他们会在行动当天以巡视铁路为名，在沈阳北部约7.5公里处、离东北军北大营800米处的柳条湖南满铁路的路段上引爆小型炸药，炸毁小段铁路，并将3具身穿东北军军服的中国人尸体放在现场，作为东北军破坏铁路的“证据”，诬称东北军破坏铁路并袭击日军守备部队，从而为关东军进攻东北军和全面挑起事端找到借口。一旦河本等人得手，在爆破点以北约四公里的文官屯地区的川岛中队长会立刻率兵南下，正式袭击北大营，第2师团的平田幸弘中佐会指挥第2师团第2旅团第29联队的部分部队从南线进攻，而铁道守备部队独立第2大队大队长岛本正一中佐会指挥独立第2大队从北线进攻，铁道守备部队独立第5大队也会在当天晚上从铁岭赶到事发地加入战斗。
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农统局还查到了关东军的一状丑事。在今年六月的时候，板垣征四郎、石原莞尔等几个决定在东北挑起战争的关东军主谋曾委托日本陆军参谋本部的重藤千秋大佐、桥本欣五郎大佐向藤田勇借款10万日元作为关东军的行动军费，承诺“事变成功”后偿还100万日元，最后由河本大作送来5万日元，另外那5万日元在经重藤千秋和桥本欣五郎手的时候被这两人给挥霍掉了。为此，板垣征四郎、石原莞尔和重藤千秋、桥本欣五郎吵得狗咬狗、两嘴毛。
9月10日，国际联盟应南京政府和东北政府的邀请，派来以英国人李顿爵士为首的李顿调查团来到东北，以国际第三方的角度调查“满洲事变”的真相。经过持续半个月的调查，李顿调查团在南京、东京、日内瓦同时发表了《国际联盟调查团报告书》，报告上声称：“...经过详细而缜密的调查，调查团可以确定，中国东北边防军在满洲事变中不存在主动挑起战端的责任，与日本关东军的战事仅仅是中国东北边防军在履行边防职责；日本关东军部分中下级军官确凿无误地准备擅自在中国东北挑起事端，并且组织缜密、计划周详，这一点已不容置疑，关东军事先还曾多次派出间谍侦察刺探东北的军事情报，但关东军高层、日本皇帝、东京方面对此并不知晓。满洲事变的责任应由关东军部分中下级军官负责。另外，日本海军舰队在旅顺战役中对旅顺居民区进行了无差别的炮火攻击，存在刻意伤害平民的责任；日本驻朝鲜军队在停火时间到达后仍然在满洲境内采取了军事行动，存在蓄意扩大战争的嫌疑。”
9月26日，美国国务卿亨利刘易斯史汀生代表美国政府向日本政府和中国政府发表照会，宣布美国支持中日两国恢复和平，谴责日本关东军故意挑起战争的行径，并认为该行径严重地违背了凡尔赛条约。这是美国政府在东北战事爆发后正式表明态度。英国、法国、苏联等世界列强随后也都陆续表了态，敦促中日两国停止进一步的武装行动，恢复东亚和平，并谴责了日本关东军。
一时间，中国和东北军在国际舆论上也占了上风。美英等西方列强都对日本政府施压，要求日本政府严厉追究关东军这些阴谋分子的责任，并配合中国政府，共同恢复东亚的和平。