根据国联大会的决定，1937年11月3日，九国公约缔约国会议在布鲁塞尔召开。九国公约缔约国中国、美国、英国、法国、意大利、比利时、荷兰、葡萄牙和后来加入国加拿大、新西兰、澳大利亚、南非、印度、挪威、瑞典、丹麦、墨西哥、玻利维亚，以及特邀国苏联等共19个国家出席会议，日本和德国拒绝参加会议。中国代表由驻法大使顾维钧、驻英大使郭泰祺、驻比大使钱泰、驻荷公使金问泗、驻瑞士公使胡世泽等人与会。会议一开始，美、英、法等国谁也不想承担主要发起人的角色，会议出现进退维谷的局面。英国外交大臣艾登要求比利时外相斯巴克担任主要发起人角色，但斯巴克在日本驻比利时大使来栖面前再三辩解说，仅仅因为情势所迫，比利时才被推上主角的位置，这样做纯属不得已而为之。会议主要人确定以后，即围绕日本对华侵略展开讨论。11月13日，中国代表顾维钧在会上发言，指出此次会议的召开是由于日本违反了国联盟约第1条规定的缔约国相约尊重中国主权独立、领土与行政的完整，日本拒不参加会议已证明其唾弃其所应承担的义务，而坚持对华侵略的政策；顾维钧驳斥了日本加诸中国的种种不实之词，并向与会各国指出，对日本在远东的侵略若不进行有效制止，则有可能导致世界大战。中国代表的这一要求，只得到苏联代表李维诺夫的支持。英国代表艾登重申，英国决不会带头行动，只参加美国在远东的一切行动；法国外长德尔博斯忧心忡忡，担心制裁日本会引起日本入侵法属印度支那；美国代表戴维斯和国务卿赫尔表示，美国完全不考虑对日制裁问题，即使日本统治全中国，美国也不值得与日本开战。会议对中国代表的呼吁根本不予理睬，仅于11月15日通过谴责日本宣言。内称，日本武装部队大量出现在中国的土地上，并占领了大片重要地区。日本当局实际上已经宣称，它的目的正在摧毁中国抵抗日本野心的意志与力量。日中敌对状态不仅不幸地损害几乎所有国家的权利，而且还危及它们的物质利益。这场冲突在法律上涉及1922年华盛顿九国公约所有国家，以及1928年巴黎非战公约的全体国家，实际上也涉及国际大家庭的所有成员。当天，顾维钧提出4点建议，要点为：请各国采取共同行动制裁日本的侵略，禁止战争及实业所用之必需原料运往日本，抵制日货及日船运输，停止对日信用放款，以军火及信用放款援助中国。但会议未对此作出决议。
24日，经过一番泛泛清谈之后，会议草草收场。会议在发表一篇空泛的宣言后宣布暂时休会，以便让与会各国有时间交换意见，并根据九国公约的原则，进一步探讨公正解决争端的一切和平方法。宣言重申九国公约和平原则的有效性、必要性和普遍适用性，强调它是对世界和平和国内国际生活有秩序地向前发展的必不可少的基本原则。宣言要求中日两国立即停止敌对行动，这不仅符合中日两国也符合所有国家的最大利益。宣言认为，只有通过同其他有关的主要国家进行磋商，才能公正、持久地解决争端。当天，中国代表团发表声明，表示愿意接受大会宣言，但声明指出，仅仅确认宣言里的一些原则，实不足以应付严重局势，因此，会议所获结果不能令人满意。
布鲁塞尔会议拒绝了中国关于制裁日本的正义要求，西方列强对日本的纵容行为，进一步助长了日本的侵略气焰，中国揭露日本侵华真相的努力没有得到回报。
陶德曼调停
军发动卢沟桥事变后，狂妄叫嚣在3个月内灭亡中国。但中国人民的英勇抵抗，打破了日军的企图。日本政府在军事上未能达成预期目标的情况下，一方面加紧军事进攻，另一方面则进行一系列外交攻势，其中陶德曼调停便是其主要活动之。
10月21日，日本外务大臣、陆相、海相一致同意由德国出面斡旋中日和谈。日本外务大臣广田弘毅通知德驻日大使狄克逊，表示日本随时都准备与中国直接谈判，假如有一个与中国友善的国家，如德国和意大利劝说南京政府觅取解决，日本亦表欢迎。同日，日本参谋本部第二部德国股马奈木敬中佐通过德驻日陆军武官奥特，策动狄克逊调停中日冲突。随后，马奈木敬与奥特同至上海，直接向德国驻华大使陶德曼说明日方意图。狄克逊了解日方意图后，即电德国外交部听候指令。德国元首希特勒决定先调停中日战争，若不成功，则公开支持日本。
29日，陶德曼访晤国民政府外交部次长陈介，对中国方面进行谋和试探。11月2日，广田弘毅向狄克逊和奥特提出对华和平条件，其要点为：（1）内蒙古自治。（2）华北沿伪满洲国边境至平津线以南某一点成立非武装区，由中国警察在中国军官指挥下维持秩序；如现在立即缔和，华北行政权交给南京政府，但须任命一亲日官员为首；如现在不缔和，就有必要成立华北新行政机构。（3）上海停战区域须扩大，由国际警察管制。（4）停止排日政策。（5）共同防共。（6）减低日本货进口税。（7）尊重外国人在华权利。11月3日，德国外交部电令陶德曼将日本和平条件转达蒋介石。11月5日，陶德曼拜访蒋介石和孔祥熙，传达日本所提条件。蒋介石当时态度暖昧，举棋不定，一方面这些条件提供了一个谈判的基础，因而同意陶德曼进行联络；另一方面又表示须先恢复卢沟桥事变以前状态，方可进行谈判，并称日本如继续作战，中国亦不投降。与此同时，狄克逊于11月8日电德国外交部，建议由德国在华军事顾问团迫蒋介石接受对日和谈。翌日，德国军事顾问法肯豪森向蒋介石、孔祥熙、白崇禧等人表示，如果战争拖延下去，中国经济将崩溃，共产主义就会在中国发生。
随着上海沦陷，日军继续向南京逼进。而布鲁塞尔会议的无所作为，使蒋介石借助西方遏制日本的幻想化为泡影。在这种情况下，蒋介石束手无策，只得同意与日本进行和谈。11月2日，陶德曼由国民政府外交部次长徐谟陪同，会见蒋介石。下午5时，蒋介石召集顾祝同、白崇禧、唐生智、徐永昌商谈。蒋介石表示：（1）日本所提尚不算是亡国条件，德国调停不应拒绝；（2）华北政权要保存。随后，蒋介石会见陶德曼，表示：（1）中国接受这些条件作为和平谈判的基础；（2）华北的主权和完整及行政独立不得侵犯，但将派一个不反日的人担任最高首长；（3）在和平谈判中，自始即由德国人任中介人；（4）在和平谈判中，不得涉及中国与第三国之间的协约。此外，蒋介石还表示，蒙古问题可以和日本谈判，并要求日本政府保守秘密。随后，德方将蒋介石的意见告诉了日本方面。
13日，南京沦陷，日本不同意按原来的谈判条件进行谈判。21日，日本内阁会议决定了新的更为苛刻的谈判条件：中国放弃容共和抗日"满"政策，对日"满"两国的防共政策给以协助；在必要地区建立非军事区和特殊政权；日中"满"三国间签订密切的经济协定；中国应向日本作必要的赔款。据广田的解释，这些条件包括以下内容：中国正式承认伪满洲国，放弃排日和反"满"政策；在华北和内蒙设置非武装地带；华北在中国的主权之下，为实现日"满"华三国的共存共荣，应设置适当的机构，赋予广泛的权限，特别是应实现日"满"华的经济合作；在内蒙设置防共自治政府，其国际地位与现在的外蒙相同；中国须确立防共政府，对日"满"两国的防共政策予以协助；在华中占领区设置非武装地带，在上海地区日华合作负责维持治安和发展经济；日"满"华三国在资源开发、关税、贸易、航空、通讯等方面，应签订必要的协定；中国应给日本以必要的赔偿。
26日，陶德曼将日方条件递交孔祥熙与宋美龄。翌日，孔祥熙告诉陶德曼，不能接受日本新条件。1938年1月11日，日本御前会议决定《处理中国事变的根本方针》，决定不再与中国政府谈判，如中国政府不求和，则不以其为解决事变的对象，将扶助建立新的政府。13日，陶德曼面见王宠惠，转达日本最后通牒，限中国政府15日前答复日本议和条件。王宠惠则希望日本方面就所提条件作些解释。日本政府对此极为不满，1月16日，日本近卫内阁发表不以国民政府为对手的声明。当天，广田弘毅通知狄克逊，日本决定放弃在德国斡旋下进行的中日秘密和平谈判。17日，德国外交部训令陶德曼通知中国政府，德国所扮演的递信员身份已经终止。至此，陶德曼调停宣告结束。
南京大屠杀
11月12日日军攻陷上海后，旋即向南京进攻。日军一路沿太湖以北，相继攻下常熟、苏州、吴江、无锡、武进，直逼南京；一路由郎溪北攻溧水、句容等地，从南面会攻南京；一路自广德绕道宣城取芜湖，沿江而下会攻南京。中国军队虽组织了南京保卫战，但难以有效地抵抗日军的进攻，至12月初，南京已陷入日军三面包围之中。12月12日，中国军队被迫撤退，13日日军攻陷南京，随即制造了震惊中外的南京大屠杀。
12日下午，日本华中方面军谷寿夫第六师团首先攻陷南京中华门，即开始大规模屠杀中国军民。当日，日军在紫金山将3000难民全部活埋；在雨花台，搜杀伤兵、散兵和难民2万余人。13日，日军第十六、第十八、第一一四师团攻人南京城内，疯狂向中国军民举起屠刀。当时，中国军队正向芜湖、广德方向撤退，日军乃在燕子矶架起轻重机枪，对正在渡江的10余万中国军民疯狂扫射，顿时，血流江面，中国军民死伤无数。14日，日军又在下关、中山码头射杀中国难民、伤兵1万余人。18日，日军将从南京逃出而被拘囚于幕府山的男女老幼共5.7万余人，用铅丝捆扎，驱集到下关草鞋峡，用机枪密集扫射，然后将死尸浇上煤油焚化。日军屠杀中国军民的手段极其野蛮、令人发指。除大量利用枪杀外，还采用砍头、劈脑、剖腹、挖心、水溺、火烧、砍剁四肢及其他惨绝人寰的野蛮手法。最残暴、最令人发指的就是日军为取乐而举行的杀人比赛。据《东京日日新闻》报道，日军少尉向井和野田曾约定作一个砍杀100个中国军民的比赛。12月10日，两人在紫金山下相见，彼此手中都拿了砍缺了口的军刀。野田说杀了105人，向井说杀了106人，但二人都确定不了谁先达到100，于是相约再杀满150人。日军的大屠杀兽行，持续6周之久。据远东国际军事法庭调查报告统计，中国军民被集体枪杀和活埋的有19万余人，零散被杀居民仅收埋的尸体就有15万多具，仅此两项就达35万余人。但实际上，中国军民被毁尸体和投入长江的则无法作出确切的估计。
军在大肆屠杀中国军民的同时，还丧心病狂地奸淫妇女。日军强奸妇女，其次数之多、情状之惨，世所罕见。日军不择地点，不分老幼，见了中国妇女就强奸，即使在大街上、公墓内，光天化日之下，也全然不顾；老妇、幼童均不能幸免。日军奸淫妇女后，还经常割下妇女乳房或用刺刀戳穿下体取乐。集体轮奸更是屡见不鲜，被奸淫的妇女，直至奸死为止；没死的则大多被日军杀害。日军在发泄完兽欲后，还用刺刀强迫中国居民父奸女、子奸母、兄奸妹、活人奸女尸、僧人奸尼姑，以逗笑取乐。据远东国际军事法庭认定，在日军占领南京后的第一个月内，强奸事件就达2万余起，其中1／3是在白天进行的。