当晚，双方达成协议。然而日方数次背信弃义，进攻中国守军，中国军队被迫展开反击。至10日，双方停止交火，卢沟桥的冲突就此停息。（一说8日以后未冲突）
卢沟桥事变，掀起了一轮中国抗日热潮，中国共产党两次发表抗日宣言，并致电蒋介石要求共同抗日。7月17日，蒋介石发表庐山讲话，表示对日应战。
日本方面，提出处罚卢沟桥驻军营长，将领出面向日方道歉，中国军队撤出八宝山地区，撤走中央机构等一系列无理要求，而实质上就是日军的最后通牒。并借机扩大战争，加紧侵华准备。
日军发出最后通牒，让29军意识到继续退让已无可能，抛弃和平幻想，准备抗战。在南苑，29军与进攻之敌展开惨烈战斗，副军长佟麟阁、第132师师长赵登禹壮烈殉国。30日，29军撤出北平，天津。北平，天津沦陷。
卢沟桥事变，让中国人对日本的侵占不再忍让，激发了中国军民的反抗意识。日本由逐渐蚕食，转变为了全面侵华战争。在民族生死关头，在中国共产党的积极推动下，以国共两党合作为基础的抗日民族统一战线正式形成。
