И японцы действительно начали войну. Уже через четыре дня после рассылки директивы ЦК произошел еще один конфликт — на этот раз между японцами и китайцами. В историографии он известен как инцидент на мосту Мосу Лугоу, называемом также мостом Марко Поло в связи с его упоминанием в книге итальянского путешественника. Мост над рекой Юндинхэ был расположен в южном пригороде Пекина — Фэнтай. По нему проходила дорога на Ухань — единственный транспортный путь, связывавший Пекин с частью Китая, находившейся в то время под властью Гоминьдана.
Перед началом последовавших событий японская армия контролировала восточный, северо-западный и южный пункты, на который выходила западная часть моста. Войска Гоминьдана занимали восточный конец переправы и крепость Ваньпин, и в случае полного овладения мостом японцами Пекин оказывался полностью отрезанным от Китая. Поэтому с конца июня у своей части моста японцы начали проведение ночных учений, во время которых «пропал один из их солдат». На рассвете 7 июля японское командование отправило силам Гоминьдана телефонограмму. В ней утверждалось, что пропавший якобы был взят в заложники и содержался в Ваньпине, и выставлялось требование пропустить японские части в город для его поисков.
Просьбу о допуске в крепость «троянского коня» китайцы благоразумно отклонили; тогда вечером японцы выставили ультиматум, требующий от Гоминьдана допуска своих солдат в город в течение часа, в противном случае угрожая обстрелом. Впоследствии «пропавший» был обнаружен живым и невредимым, но в момент передачи ультиматума японская артиллерия уже нацелила стволы орудий на город. Обстрел Ваньпина начался в полночь на 8 июля, одновременно на мост вошли танки и пехота; но около тысячи китайских солдат мост удержали, а на следующий день, получив подкрепление, полностью восстановили над ним контроль. В ходе последующих переговоров, требуя извинения от китайского командования, японцы выставили и ряд новых условий. Однако гоминьдановский генерал Сунн, получив сообщение о передислокации к Пекину японских войск из Маньчжурии и Кореи, счел переговоры оттягиванием времени и приказал передислоцировать в зону инцидента свою 132-ю дивизию.
Генерал не ошибся в прогнозах. Сразу после подхода дополнительных сил японские войска развернули широкомасштабное наступление на Пекин. 26 июля силами трех дивизий и двух бригад, насчитывающих около 40 тысяч человек при 120 орудиях, 150 танках и бронемашинах, 6 бронепоездах и поддержке до 150 самолетов, Япония перешла к боевым действиям к северу от Хуанхэ. И поскольку 29-я армия Гоминьдана была плохо экипирована, то уже через три дня японцы заняли мост и город Ваньпин, а на следующий день — город Наньюань. Развивая наступление, 28 июля их войска захватили Пекин, а 30-го числа вошли в Тяньцзинь. В следующие месяцы, продвигаясь на юг и запад, японские войска захватили всю провинцию Чахар и часть провинции Суйюань, дойдя у Баодина до верхней излучины Хуанхэ. Одновременно 8 августа они высадили морской десант на восточном побережье Китая в районе Шанхая.
Ход войны в Китае привлек самое пристальное внимание Сталина. Он прекрасно понимал, что в случае сговора с Чан Кайши японские милитаристы получали возможность поставить под ружье многомиллионную армию, набранную из китайских солдат, для использования их в войне против СССР. Именно так позже поступил Гитлер, завербовав в ряды вермахта шакалов-националистов по всей Европе — от Италии и Румынии до прибалтийских стран.
Стремясь не допустить такого разворота событий, советское правительство предложило заключить договор о ненападении между СССР и Китайской республикой. Документ был подписан 21 августа. В его первой статье обе стороны подтверждали, что «осуждают обращение к войне для решения международных споров и отказываются от войны как орудия национальной политики в отношении друг с другом». Они обязались воздержаться «от всякого нападения друг на друга как отдельно, так и совместно с одной или несколькими другими державами». Одновременно СССР предоставил Китаю кредиты в сумме 250 млн. долларов на закупку оружия, а для участия в боях против японских захватчиков на китайский фронт прибыла большая группа советских летчиков.