9月13日，国联大会开幕。次日，国联行政院宣布了中国的申诉，并将它列入议程。英、法认为，最要紧的是获得美国的合作。鉴于美国不是国联成员，它不可能参加国联行政院会议，英、法便提议把问题提交到有美国观察员出席的远东咨询委员会上去讨论，从而把美国也拉入国联的讨论中来。9月16日，国联行政院正式指派远东咨询委员会调查中日冲突问题。但日本拒绝参加国联会议。日本在给国联秘书长的答复中重申只有中日直接交涉才能真正解决问题：“关于本事件之解决，本帝国政府前已屡次声明，现仍坚信，凡涉中日两国之问题，其公正、持平以及切乎实际之解决办法，当能由两国自行求得之，……对于国际联合会之政治活动，本帝国政府现无改变其从来行动路线之理，故对于咨询委员会此次邀请，歉难予以接受。”
正在国联开会期间，日本于9月下旬的最初几天对中国非军事目标的南京和广州地区公然进行了大规模轰炸，激起世界舆论的强烈反对。英、美、法、苏以及德、意政府都向日本的这一野蛮行为提出了抗议。中国代表团决定利用这一事件，为要求宣布日本为侵略者和对日本实行石油禁运打开道路。9月24日，蒋介石在南京答外国记者问时再次强调：中国抗战，不仅在中国之存亡，亦为九国公约、国联盟约伸张正义。他要求各签字国应遵守其义务，援助中国。