1937年7月7日晚7點30分，日本駐豐臺的第一連隊第三大隊以演習中丟失士兵志村菊次郎為由，要求進入宛平城搜查。遭拒后，在一木清直大隊長帶領下包圍盧溝橋，并從東西兩翼炮擊城內。七七事變由此爆發。

沉寂4年的日軍此時發難，原因有三：一是1936年底西安事變后，國共再度合作，中共聯俄局面漸成，日本急于遏制，企圖先控制華北；且中國國力待充實、軍隊現代化改革進行中，日本想盡早打擊。二是九一八事變后中國對日綏靖，日本認定蔣介石無真抗戰決心。三是1936年11月德日防共協定成立，日本覺得自身不再孤立，料定英美不會斷然行動。

而蔣介石在七七事變時決定全面抗戰，有內外四因：首先是形勢所迫。日本吞并黑吉遼、戰熱河、扶植勢力入察哈爾，野心難止，再忍華北恐步東北后塵。其次是全國人心激憤，"攘外必先安內"政策遭抵觸，二十九軍"叛變"、兩廣事變、西安事變等接連發生，再不抵抗內戰恐重啟。第三，中國雖戰力不及日本，但土地廣袤、戰略縱深大，日軍無法全占；且英美忌憚日本擴張，國際形勢或有變，屆時談判危害較輕。中蘇正談互不侵犯條約，有望獲短期援助。因此，七七事變成為八年抗戰起點。

盧溝橋事變時，防守華北的是宋哲元第29軍。該軍規模遠超一般步兵軍，經擴充后有4個步兵師、1個騎兵師、2個保安旅、1個獨立旅、1個特務旅，共48個團10余萬人，達兵團級別，卻分散駐守于張家口、北平、天津及平綏鐵路沿線。初期駐守北平附近的主力是29軍37師，約15750人，師長馮治安。日本中國駐屯軍號稱5600人，實際擴編后達8400多人，主力駐天津，北平及周邊豐臺、通州也有駐軍，加上偽軍，對華北構成威脅。駐東北的關東軍及日本本土、朝鮮的軍隊則為進攻華北的二線部隊。

事變爆發時，宛平守城國軍是29軍37師110旅219團，團長吉星文曾在喜峰口戰斗中率大刀隊與趙登禹、張自忠出擊，因作戰勇猛獲"大膽"外號。7月7日晚11點，面對日軍炮擊，金振中團長下令第三營還擊，中國全面抗戰第一槍打響。但初期雙方僅在盧溝橋宛平城區域有大隊級小規模戰斗，因雙方起初都未意識到這是全面戰爭開端。對日本而言，起初這仍算諸多沖突之一。

日軍軍部原假想敵是蘇聯，沒打算擴大對華戰事，只想鞏固華北勢力范圍。而華北、東北的少壯軍官主張給中國一擊迫其屈服。事變后，日本內部擴大與不擴大兩派爭執，最終擴大派占優，東京才下令增兵華北，導致事變后大戰未立即爆發。同時，日軍二線兵力未完全準備好，事變后才集結調動。為爭取時間，與華北方面談判拖延，前5天雙方呈小規模打打停停狀態，29軍和宋哲元也未做好全面開戰準備。

蔣介石得知事變后，令宋哲元積極準備抵抗，談判不得喪失主權，并調四個師北上集結，顯露出抗戰決心。7月12日，日本召開五相和內閣緊急會議，通過占領平津計劃，調關東軍、朝鮮軍及本土航空兵團、步兵師團赴華北。香月清司接替病死的田代皖一郎任華北駐屯軍司令官，其到津后決定動用新增兵力殲滅29軍，并部署軍隊，要求7月20日前完成部署。

13日，蔣介石電令宋哲元，表明中央全力抗戰決心，同時開始編組戰斗部隊、預備部隊，準備后備兵員。日軍增援期間持續在宛平、天津、北平挑釁。14日，香月清司要求撤退北平駐軍、取締相關組織，以19日為談判期限，否則大舉進攻。16日，平津一帶日軍超10萬，形成包圍之勢。17日，蔣介石發表廬山聲明，表明"戰端一開，地無分南北，人無分老幼，人人皆有守土抗戰之責"的決心。

7月20日，日本駐屯軍各部隊抵達集結地。23日，中國得知日軍16萬人已抵平津或在途中。宋哲元見日軍大舉入關、不斷挑釁，知曉蔣介石抗戰決策且武器已到，決定終止妥協、發動攻勢，平津作戰即將展開。