蒋中正在7月17日庐山谈话会第二次全体会议上发表题为《最后关头》的演说，向全国发出“如果战端一开，那就是地无分南北，年无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责任，皆应抱定牺牲一切之决心。”的号召。
蒋中正17日的日记写道：“倭寇使用不战而屈之惯技，暴露无余，我必以战而不屈之决心待之，或可制彼凶暴，消弭战祸”；“告国民书发表后之影响，是否因此引起战争，决不致此。我表示决心之文书，似已到时间。此中关键非常心所能知也。人以为危，而我以为安。更应使倭寇明知我最后立场，乃可戢其野心也。”
当天他在《本周反省录》一栏中还写道：“倭寇调关东军入关，威胁冀察脱离中央，以图其扩张伪组织之野心，余即派中央军入河北保定，不惟打击其目前之野心，而且打破其何梅协定也”；“倭寇屡攻卢沟桥不克，可以制敌野心。”
当时国民党内以汪精卫为首的亲日派阻挠、不让发表上述谈话稿，蒋中正毫不动摇。他在19日日记中说：“决心发表告国民书，人人为危，阻不欲发，而我以为转危为安，独在此举。但此意既定，无论安危成败在所不计，惟此为对倭最后之方剂耳。惟妻（即宋美龄）独赞成吾意也”；“应战宣言既发，再不作倭寇回旋之想，一意应战矣”。
蒋中正在庐山发表的谈话，受到包括中国共产党在内的各党派和全国同胞的热烈赞扬和欢迎。毛泽东说：这个谈话，“主张坚决抗战，反对妥协退让”，“确定了准备抗战的方针，为国民党多年以来在对外问题上的第一次正确的宣言”。
还在苏州监狱的著名的爱国领袖沈钧儒等7人，于 7月21日致电蒋中正说：“谈话义正辞严，不胜感奋，深信在此伟大号召之下，必能使全国人心，团结愈固，朝野步骤，齐一无间，同在钧座领导之下，以趋赴空前之国难。钧儒等身羁囹圄，心怀国族，寇氛日亟，倍切忧惶。赴难无方，赤诚共抱，企望旌麾，无任神驰。”
蒋中正发表庐山谈话后，宋哲元在天津、北平继续与日本敷衍，企图以妥协退让，取得苟安，谋求和平解决，竭力避免战争，采取了一系列削弱战备措施，并要求中央撤退进入河北的部队。对此，蒋中正给予了严厉的批评，对《何梅协定》的签订者、原国民党军事委员会北平军分会代理委员长何应钦也有所指责。
7月22日的日记写道：“和平应植基于正义之上”，“卢案了结乎当非如此之易。中央军撤兵时期必待倭寇同时举行”，“闻卢沟桥卅八师撤退，而未知宋与倭交涉之内容如何，不胜惶惑。”
7月23日记：“玩强敌倭寇于股掌之上，使之进退维谷。卢事以不涉政治条件为限度”，“倭寇已悟中央部队既入河北，对彼华北独立阴谋已受重大打击，不能达成其目的矣。”
中国抗日民族统一战线的建立，点燃了全国军民的抗战热情，各路军阀抛开此前的恩恩怨怨，一致枪口对外；北平、南京、上海等大城市的各界人士纷纷动员起来，为前线官兵捐钱捐物；各地青年踊跃参军；海外千万华侨喊出“逃避义捐，非我族类，捐而不利，不算爱国。”的口号，更有大批华侨子弟回国参军，奔赴抗战第一线。
卢沟桥事变后的7月11日，日本政府发表声明称：“本日政府作出重大决断，作为政府必要的措施，决定立即增兵华北。”
面对事态的重大和日方的压力，二十九军为了息事宁人，开始趋向妥协。当天下午5点50分，二十九军代表和日方交涉委员开始谈判。晚8点达成3项协议：
（一）第二十九军代表向日军表示遗憾之意并处分责任者以及声明将来负责防止惹起此类事件；
（二）中国军为日本在丰台驻屯军避免过于接近易于惹起事端起见，不驻军于卢沟桥城郭及龙王庙，以保安队来维持其治安；
（三）本事件认为多胚胎于所谓蓝衣社、共产党及其他抗日系各团体策动之指导，故此将来对之请求对策并且彻底取缔。以上所提各项均承诺之。
7月13日夜，二十九军军长宋哲元作出重要决定，具体实施事项为：（一）自14日早列车正常运行。（二）解除北平戒严。（三）释放所逮捕的日本人。（四）严禁和日本军摩擦。并将此4项向日方通告，由此北平形势稍为趋向缓和。
虽然中方做出让步达成协议，但日军得寸进尺，步步进逼。7月14日，日军驻中国军司令部参谋专田盛寿会见宋哲元，提出作为实施协议第三项的具体化细目。即：取缔抗日活动、罢免有抗日言行的政府要人、废止抗日机关、取缔蓝衣社、取缔反日言论、取缔学生运动及二十九军撤出北平城、由保安队换防等7项要求。宋回答：原则上没问题，但是实施起来需要时间，应缓慢进行。
当天晚上，二十九军三十八师师长张自忠、冀察政务委员会委员齐燮元、北宁铁路管理局局长陈觉生等作为宋哲元的代表造访侵华日军华北驻屯军参谋长桥本，桥本提出：道歉声明由宋哲元进行；有关处罚则要求罢免冯治安，同时要求实施参谋专田盛寿提出的具体细目要求。
张、齐二人说明：由于面子的问题，声明由副军长秦德纯代行；有关处罚作为冯治安的替代，处分当时驻守卢沟桥的营长；有关军队的撤退，立即实施撤出卢沟桥两侧及八宝山南侧地区现残留部队；保安队的换防由张自忠率领部队来警备北平；取缔共产党及排日团体等相关具体事项大体同意。
但日方强硬要求：谢罪者指定为宋哲元；处分责任者为卢沟桥驻屯营长，但是亦应训诫冯治安；实施前述具体细目是作为将来的保障，特别要求罢免抗日要人先由日方提出；还有北平城内应不驻守军队。
这次谈判的结果，言明宋哲元对日军司令官以口头谢罪；宋哲元谢罪后立即赴北平罢免驻守卢沟桥的营长，并谴责冯治安；实施7项具体细目。华北冀察政权及二十九军顾及中央的态度，说明实施具体细目可能花费相当的时间。
