卢沟桥位于北平城西南约十五公里的永定河上，属河北省宛平县，既是南下的要冲，又是北平的咽喉要道。自日军占领北平南面的丰台后，北平城的北、东、南三面已经被日军控制：北面是部署于热河和察东的关东军一部；西北面有关东军控制的伪蒙军8个师约4万人；东面是伪“冀东防共自治政府”及其约17,000人的伪保安队。这样，卢沟桥就成为北平对外的唯一通道，其战略地位更加重要。
为了占领这一战略要地，切断北平与南方各地的来往，进而控制冀察当局，使华北完全脱离国民政府，日军频繁地在卢沟桥附近进行挑衅性军事演习。最初是每月一次，后来改为半个月一次，最后三、五天就举行一次大演习。演习方式也由虚弹射击改为实弹射击，由白昼演习改为夜间演习，使华北局势日趋紧张。时为第二十九军第一一〇旅旅长何基沣及冀察政务委员会委员邓哲熙、王式九、戈定远、吴锡棋等人在回忆录《七·七事变纪实》中，描述了当时剑拔弩张的形势：
在“七·七”事变发生以前，北平外围的形势是：北宁路沿线，西起丰台，东至山海关，均有日军驻防；北平的东面，有完全听命于日军的冀东伪组织——“冀东防共自治政府”；北平的北面有在热河省集结的敌伪军；在西北面，有日军收买的李守信和王英等土匪队伍。仅有北平的西南面，尚为我第二十九军部队所防守。
当时，北宁铁路沿线既为日军所控制，而在平汉路上的卢沟桥就成了北平的唯一门户。我军据此，进可以攻，退可以守；敌人所占，北平则变成一座孤立的死城。所以，卢沟桥这一战略据点，就必然成为敌我必争之地。
日本侵略军的企图，是伺机占领卢沟桥，截断平汉路，四面包围北平，从而加深冀察的“特殊化”，然后以平、津作为桥头堡，进一步发动大规模的军事侵略。
当时，中国在平津地区的部队主要是第二十九军，分驻于河北、察哈尔两省，共约9.5万人，其编成及部署情况如下：
此外，尚有驻于河北保定的万福麟第五十三军所属第一一六、第一一九、第一三〇师，分驻于徐水、保定至石家庄一线；冯占海的第九十一师驻于赵县、高邑、元氏地区。
在日益激烈的演习枪炮声中，1937年6月28日，日本关东军司令部、朝鲜总督府、中国驻屯军司令部、满洲铁路局等相关方面巨头在大连举行军事会议。关东军司令官植田谦吉陆军大将在会上声称，三个月即可解决中国问题。
7月2日，关东军参谋长东条英机中将向日本政府建议，从准备对苏作战考虑，必须立即给中国政府以打击。东条认为，日本“进攻中国的时机业已成熟”。
1937年7月7日晚19时30分，驻丰台的日军步兵第一联队第三大队第八中队在清水节郎大尉指挥下，于卢沟桥附近的龙王庙进行夜间军事演习。演习内容是“从龙王庙附近到东面的大瓦窑，向敌人的主要阵地前进，利用夜幕接近敌人，然后黎明时进行突击”。
当天晚上，卢沟桥一带万籁俱寂，没有月亮，能见度较差。
晚22时30分左右，日军演习区域突然响起连续的机枪声，这本是日军演习中担任假想敌任务的部队所发射，但清水节郎大尉却诬称听到从铁路桥附近堤坝方向和宛平城内方向发射的枪弹声。
晚23时，日军以“一名士兵（志村菊次郎）失踪”为由，要求进入宛平城内搜查，被中国军队严词拒绝。随后，日本驻北平特务机关长松井太久郎向北平市长秦德纯提出交涉，并称，若中方不允许，日军将以武力强行进城搜查。
晚24时，秦德纯给河北省第四区行政督察专员兼宛平县长王冷斋打电话说：“日本特务机关长松井向我方提出交涉，声称有日本陆军一中队在卢沟桥演习时，仿佛听见由驻宛平城内的军队发出的枪声，使日军演习部队一时混乱，结果失落士兵一名。日军今夜要入城搜查，已被我方拒绝。究竟真相如何，迅速查明以便处理。”
王冷斋
王冷斋接到电话后，即通知驻卢沟桥和宛平县城的第三十七师第一一〇旅第二一九团吉星文部金振中营，切实加强戒备，又命保安队加紧搜索。金振中营全体官兵经过检查，各种枪支不缺一弹，也未发现有日军失踪士兵的踪迹。王冷斋将上述情况向秦德纯汇报后，秦德纯指示王冷斋与北平日本特务机关交涉。
王冷斋匆忙赶到日本特务机关，见冀察政务委员会外交委员会主席魏宗瀚、委员孙润宇、专员林耕宇、冀察绥靖公署交通处副处长周永业及日本驻北平特务机关长松井太久郎、顾问樱井德太郎等人都在座。
事实上，此时日方声称的“失踪”士兵已归队。双方经过长时间的交涉，争执不下，日方提出进行实地调查。中方同意双方各派三人组成联合调查组。中方为王冷斋、林耕宇、周永业；日方为顾问樱井、辅佐官寺平、秘书斋藤。
联合调查小组正要出发，接到日军步兵第一联队长牟田口廉也大佐的电话，称：因为不知道失踪的士兵已归队，驻丰台日军约一个大队的兵力在第三大队长一木清直少佐的带领下，已向卢沟桥开进，事态严重，请王冷斋到联队部一谈。王冷斋感到事机紧迫，马上同林耕宇赶到第一联队部会见了牟田口廉也。牟田口表示：现在事机紧迫，作为地方行政长官应迅速处理，负当地处理的全责，以免事态延误扩大。王冷斋认为，双方已商定先调查后处理，现在只是调查，还谈不到处理，因此一口拒绝了牟田口的要求。对于中方的坚决态度，牟田口无可奈何，只得同意先行调查。于是中、日联合调查小组六人，当即分乘两辆汽车前往宛平县城。
牟田口廉也在送走调查小组后，立即派遣副联队长森田彻中佐前往卢沟桥地区指使一木清直少佐向中国军队进行挑衅。一木清直感到事关重大，又用电话向牟田口请示：“如果受到中国军队射击应当怎样处理才好？我方是否也应该予以回击？”牟田口明确指示：“如果受到敌人的射击，就予以回击！”并且嘀咕说：“受到敌人的攻击怎么办？一个军人怎么会提出这样的问题来？”
一木清直害怕由自己承担挑起战争的严重责任，又向他的顶头上司追问道：“那么，开枪射击也没有关系吗？”
牟田口狡猾地不直接回答部下的提问，而是用了另一种方式确认命令：“既然这样，由于事关重大，请把时间核对一下。”此时正是7月8日凌晨4时23分。
一木清直接受命令后，立即带领部队到达沙岗村北小土山展开战斗队形，占领有利地形，将步兵炮对准龙王庙的中国军队阵地，准备开火挑起战端。
为给王冷斋和中国军队施加压力，日军故意扩大演习规模。8日凌晨5时，一木清直向在丰台的牟田口谎报称：“3时25分，在龙王庙方向听到三声枪响。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，所以想果断攻击。”牟田口廉也认为一木清直的报告可以作为发动战争的借口，于是声称形势“已到了不得已使用自卫权的地步”，下令一木“立即反击”。
7月8日凌晨5时30分， 一木清直下令向宛平县城展开攻击，步兵第三大队分成四路向龙王庙和铁路桥的中国守军扑来。守卫龙王庙和铁路桥的中国军队申仲明（中共秘密党员）、李毅岑排寡不敌众，两个排几乎全部阵亡。龙王庙和铁路桥东头阵地落入日军之手。旋即，日军又用重炮轰击宛平县城，击毁了金振中的营指挥部。卢沟桥抗战由此开始，这就是“七·七”事变，又称“卢沟桥事变”。
为掩盖挑起“七·七”事变的真相，清水节郎在其笔记中故作这样的记述：
这天晚上完全无风，天空晴朗没有月亮，星空下面仅仅可以看到远处若隐若现的卢沟桥（这里指宛平城）的城墙和旁边移动着的士兵的姿态，是个静悄悄的黑夜。
晚上十时半左右……我叫传令兵对各个小队长和假想敌司令传达了演习中止和集合的命令……
我站起来看了一下集合情况，骤然间假想敌的轻机关枪开始射击起来。我以为是那边的部队不知道演习已经中止，看到传令兵而射击起来了。这时，突然从后方射来几发步枪子弹，凭直觉知道的确是实弹。可是，我方的假想敌，好像还没有注意到，仍然进行着空弹射击。于是，我命令身边的号兵，赶紧吹集合号。这时，从右后方靠近铁路桥的河堤方向，又射来十几发子弹。回顾前后，看到卢沟桥的城墙上和河堤上有手电似的东西一明一灭（似乎打什么信号）。中队长正分别指挥逐次集合起来的小队做好应战准备的时候，听到了一名士兵行踪不明的报告，就一面开始搜索，一面向丰台的大队长报告这种情况，等待指示。
原关东军参谋田中隆吉中佐在1947年东京审判的法庭上，明确地说是日本的天津特务机关长茂川秀和派特务挑起了卢沟桥事变：
（一九三七年）七月八日，我由内蒙德化乘飞机到天津。晚间，在芙蓉馆辟室与特务机关长茂川秀和对酌。他说：“放枪的事，是共产党学生干的……”我和茂川曾经在参谋本部共过事，我了解他一向和北平共产党方面的学生交往密切，所以就追问他一句：“那么，教唆他们干的元凶就是你喽？”他满脸通红地点头承认。
《日中战争史》作者秦郁彦曾在日本投降后就此事向茂川秀和做调查。茂川1953年10月19日复函回答称，1937年7月12—23日，茂川以特务机关长身份指使日本特务趁夜色在中、日两军之间打冷枪、燃放鞭炮，为日军扩大侵略战争制造借口。茂川在日本投降后拍着胸脯承认，“七·七”事变的第一枪“是日本放的”，“为了扩大两军冲突，指使部下鸣放鞭炮的是我”。
1944年，牟田口廉也已由中佐晋升为中将，任侵缅日军第十五军司令官。他毫不含糊地承认：“大东亚战争，要说起来的话，是我的责任。因为在卢沟桥射击第一颗子弹引起战争的就是我，所以我认为我对此必须承担责任。”【［日］儿岛襄《太平洋战争·下》】他在其笔记中也写道：“我挑起了卢沟桥事件，后来事件进一步扩大，导致卢沟桥事变，终于发展成这次大东亚战争。”【[日] 小俣行男 《日本随军记者见闻录——太平洋战争》】
可见，日本军部同北平特务机关长松井久太郎、驻北平日军指挥官河边正三及牟田口联队所属第三大队大队长一木清直、第八中队中队长清水节郎以及中国驻屯军参谋班一伙人，都是发动“七·七”事变并将事态扩大为全面侵华战争的阴谋的参与者和策划者。
在宛平城内专署会客厅的联合调查小组王冷斋等人，见日军公然向卢沟桥发动进攻，当即向日方人员严词责问，谴责日军首先开枪破坏大局，应负酿成事变的责任。樱井德太郎强词夺理地说：“我军开枪或出误会，应当努力于此事的调解，勿使扩大。”
中、日双方互相开火一小时后，调查小组的激烈争论仍无结果。最后双方商定由林耕宇和日方特务机关辅佐官寺平忠雄出城，与日军指挥官森田彻当面商议就地停火问题，然后再进行谈判。
送走林耕宇与寺平后，王冷斋立即向华北当局报告了日军首先向宛平驻军开火的情况，请其向日方交涉制止事态进一步发展。一小时后，林耕宇打来电话向王冷斋报告，他与森田彻谈判没有任何结果，他已返回北平报告会谈经过。
为了迫使王冷斋屈服，日军再次向中国军队发动进攻，并用迫击炮轰击宛平城。联队长牟田口廉也于7月8日下午17时向王冷斋发出最后通牒：（一）限于当日晚20时前，中国军队撤退至永定河西岸，日军撤退至永定河东岸，如果逾期，便以大炮轰城；（二）通知城内居民撤至城外；（三）让在城内的日本特务机关顾问樱井等人出城。
下午18时，驻北平日军步兵旅团长河边正三少将派人送信，约王冷斋出城商谈，要求中国军队撤出城外，否则将继续攻城。王冷斋答复河边正三称：“在开战中不便会晤，建议双方先行停火，一切由华北当局解决，如果日军不肯停止进攻，我军不能坐以待毙，当予以强烈回击！”
当时驻守北平西苑的第三十七师何基沣旅见日军进攻宛平城，便从长辛店以北、八宝山以南地区向日军展开反击，并于当日晚21时攻下回龙庙、刘庄两个据点。
当日晚，第二十九军副军长秦德纯、第三十八师师长张自忠，分别在北平、天津同北平特务机关长松井太久郎、中国驻屯军参谋长桥本群少将交涉停火。到9日凌晨2时，中、日双方达成三项协议：1.双方立即停止交火；2.双方各回原防（所谓“原防”，中方认为应指冲突前原驻地点，即日军在天津、丰台，中国军队在宛平城内。但日方却引申为要中国军队从卢沟附近永定河东岸撤出。因而协议虽然达成了，争执却仍在）；3.宛平由中国保安队接防，人数限300人，定于9日上午9时左右到达接防，并由双方派员监督撤兵。
王冷斋和中国官兵以为停战协议既已成立，战事应该可以休止，但是河边正三早在前一天晚上21时20分就已秘密下令：“旅团将兵力集结于卢沟桥车站附近，准备明天天亮时发动攻击。”7月9日晨6时，日军复向宛平城猛烈开炮，发炮70余发。王冷斋当即用电话向北平报告。面对中国方面的严厉谴责，日方回答说：“这次炮击是为了掩护撤兵。”7时50分，前来宛平接防的中国保安队在途经大井村时突然遭到日军开枪阻止，死1人，伤数人，致使保安队受阻，不能前往宛平接防。王冷斋又一次派人去见河边正三，谴责日方背信弃义。但河边正三狡诈诡辩，交涉几小时也毫无结果。
中午12时30分，中方监督撤兵委员、冀察绥靖公署高级参谋周思靖到达，要求日军实现停火协议。河边正三节外生枝，蛮横地提出三项要求：（一）宛平城内中国军队只许留一个小队（排），其余全部撤至永定河西岸。（二）保安队限定50人，只能携带步枪和子弹30发。（三）为了监视中国军队撤退，由日军旅团长到宛平城内巡视。为了避免扩大事态，华北当局再一次做出让步，除第三条外，基本上答应了日方的要求。河边这才同意中国保安队到宛平接防。
在中国方面一再催促下，日方监督撤兵委员、北平特务机关顾问中岛才于9日下午15时达到宛平。经中日双方会商，决定分为两组监督撤兵：甲组为林耕宇和樱井，前往回龙庙、铁路桥一带；乙组为周思靖和中岛，负责大井村一带的撤兵监督事宜。甲、乙两组分途出发，到下午16时回来报告，两路日军已经撤退。
这时，中国保安队尚未进城，王冷斋请周思靖和中岛前往大井村与河边正三接洽。两小时后，周思靖和中岛带领中国保安队50人回到宛平，交由王冷斋接收。王冷斋指出，在北平商定保安队为300人，现在只来50人，每人又只有一支步枪，与原议不合，不能接收。半小时后，北平市长秦德纯从北平给王冷斋打来电话称，已同驻天津的中国驻屯军司令部商妥，中国保安队可全数进城，但保安队所携带的机枪需送回北平。9日晚19时，中国保安队才陆续来到宛平，但不到200人，据说是由于每挺机枪需由3人押运回北平，故人数不足。
这时，河边派人来见王冷斋，要求允许他率徒手幕僚进入宛平城慰劳，被王冷斋婉言谢绝。刚打发走日本人，王冷斋就接到报告，说城东北沙岗铁路涵洞处还有日军隐藏并未撤退完毕，不少日军去而复返，不少于300人。原来，河边暗中将在通州的日军一个步兵大队调到沙岗，企图利用中国军队撤出宛平之时，趁机夺取宛平。
果然，10日凌晨3时40分，河边正三命令在沙岗的日军再次攻击宛平。幸而中国保安队已有准备，以枪弹还击，又有尚在宛平的中岛被迫出面交涉，日军的企图才没有得逞。王冷斋见事态紧急，忙用电话向秦德纯报告日军在沙岗隐藏及袭击宛平情况，请示处置办法。秦德纯命王冷斋与中岛一起赶赴北平，共商善后处理方策。
10日上午7时，王冷斋偕同中岛乘车前往北平，路过铁路涵洞处时，被如临大敌的日军拦住。日军步哨对准王冷斋等人的车辆做射击姿势，经中岛出面称奉河边旅团长命令去北京开会，才得以通行。
王冷斋一到北平，就赶到北平市长秦德纯处参加中、日联席会议，日方有顾问樱井、中岛、笠井和秘书斋藤与会。秦德纯首先让王冷斋报告双方会谈经过。王冷斋指出，中方已遵照条款撤出军队，但日军在铁路涵洞附近尚未撤尽，而且昨天夜间又向宛平城袭击。日军这种行为显系破坏停火协定，日军应迅速撤离，方能保持和平，否则一切后果当由日方负责。秘书斋藤以流利地中国话辩解说，部分日军未从沙岗撤退是另有任务，因为有阵亡日兵尸骸数具尚未觅得，留下少数部队以便搜索。王冷斋指出，搜索尸体不需留太多部队，而且也不必携带机枪、迫击炮，如临大敌。斋藤诡称，因恐受中方袭击，故而多留部队以资警戒。王冷斋表示如果真为搜索尸骸，中方可以帮同办理。冀北保安队旅长程希贤向斋藤提出，假若日方真是为了搜索阵亡士兵尸体，像现在这样费时费力的办法也不行，必须由中、日双方组成徒手搜索队，到各战地搜索，可以扩大搜索范围。
斋藤同中岛等人商量后表示赞成，于是决定搜索队由六名委员、四十名队员组成，人数中日各一半。还决定在卢沟桥到沙岗一带搜索，规定限制时间，无论结果如何，日方一定要在限定时间内撤退。
这时，北平特务机关顾问笠井向秦德纯提出，要到外间会客室打个电话，商议另外事宜。说罢就和樱井、中岛离席而去，半个小时后仍未回来。秦德纯就让斋藤去催，岂知斋藤一去也未见回转。王冷斋出去一看，外间会议室里人影皆无，便回来报告：“日本人不辞而别，溜之乎也！”原来，笠井三人根本未到会客室，离席后径直扬长而去。斋藤到会客室一看没人，顿时明白了笠井三人的用心，也匆忙不辞而别。
秦德纯、王冷斋从笠井等人突然逃席的情况判断出事态已十分严重。果然，日军大举入侵的消息不久纷纷传来。板垣征四郎第五师团、矶谷廉介第十师团、谷寿夫第六师团、川岸文三郎第二十师团以及酒井隆旅团、河边旅团等大举入关，十万日军由通县、古北口、榆关各处向平津地区开进。丰台地区集结了日军大批飞机、大炮、坦克、装甲车，卢沟桥地区的大井村、五里店等重要据点被日军占领并切断了北平至卢沟桥的公路。
