Cesarski Sztab Generalny (Sanbō-honbu) zareagował, dopiero gdy Armia Kwantuńska chciała uderzyć na Harbin. Sztab nie pozwolił na zajęcie tego miasta, gdyż obawiano się reakcji ZSRR. Jednak Sowieci postanowili, że nie będą mieszać się w incydent, jeśli tylko armia japońska zagwarantuje im nienaruszalność radzieckich interesów na Kolei Wschodniochińskiej. Wszędzie tam, gdzie wybuchały walki, zaskoczone wojska chińskie oraz chińskie władze nie umiały zapobiec dalszemu pochodowi wojsk japońskich. Dopiero gdy Japończycy doszli do linii rzeki Nen Jiang, chińska armia stawiła zaciekły opór. Od 25 stycznia do 4 lutego 1932 roku trwało oblężenie Harbinu. Do zdobycia miasta, mimo braku zgody sowieckiej, wykorzystano Kolej Wschodniochińską do przerzucenia wojsk. Dzięki temu Kolej Wschodniochińska znalazła się praktycznie w rękach Japończyków. Mimo starań wojsk chińskich, Armii Kwantuńskiej udało się zająć trzy chińskie prowincje bez większego trudu.
Następstwa incydentu mukdeńskiego