他财产，苏方对此虽然通过外交方式提出多次抗议，不过默认了既成事实。在张学良执政时期，东北地方当局又陆续收回了中东铁路电话权和中东铁路哈尔滨气象观测站等依照《奉俄协定》应该归还中国政府而实际上苏方并未交还的权利和设施，苏联政府也均予以默认。
张学良见到苏联如此，只怕是现在已经是软弱空虚。外强中干了，再加上南京的国民党中央政府为了达到推行反苏****政策，切断苏联与中国共产党的联系，同时消耗东北地方势力的目的，利用以张学良为首的东北政府决心夺回失去的主权的这种心理，片面夸大苏联的对华野心和其势力在东北的渗透，激化张学良与苏联方面的矛盾。因此张学良坚定了使用强硬手段收回全部路权的决心。
西元1929年5月27日，张学良在蒋介石的指使下密电哈尔滨特区长官张景惠，派军警搜查苏联驻哈尔滨使馆、逮捕苏联驻哈总领事，同时封闭了中东铁路苏联职工会，并强迫中东路苏方正、副局长停职。２９日，张景惠又下令封闭哈尔滨、齐齐哈尔、海拉尔等地苏联领事馆。张学良这一公然违反国际公法的行为激怒了苏联政府，苏联对此事反应速迅，态度强硬。３１日，苏联政府向南京政府提出抗议，要求释放其在哈尔滨领事馆被捕人员，同时向边境地区增加兵力，准备在外交交涉失败时诉诸武力。“五。二七事件”成为中东路事变的开端。
针对苏联方面的军事压力，东北方面也积极的采取了强硬态度，针锋相对的积极备战。6月22日至25日，张学良在沈阳召开对苏会议，7月7日，张学良抵达北平与蒋介石会晤，取得了中央政府对收回中东铁路的支持。７月10日，东北当局在中东铁路沿线各地部署军队，强行以武力接管了中东铁路，将中东铁路管理局叶木沙诺夫、副局长艾斯孟特等苏联高级官员全部免职并遣送出境，逮捕了苏方200余人。7月13日，苏联政府向中国政府发出最后通牒，限三日答复，“倘不得满意之答复时，苏联政府迫于不得已，将取他种方法，以防卫苏联之所有权利”。17日，苏联政府决定召回驻华使节、商务代表及中东铁路苏籍人员，断绝中苏间的铁路交通，令中国驻苏使节离境，与中国断绝邦交，并威胁中国东北当局和南京政府，中东路如不恢复原状，中国将有莫大危险。21日至23日，苏联驻齐齐哈尔、哈尔滨、海拉尔、满洲里、黑河、绥芬河领事及海关职员和大量侨民经满洲里回国。至此战争已不可避免。
早在1929年2月，以布柳赫尔元帅为总司令的苏联远东军，已经在中苏边境增驻重兵。苏联派遣飞机越入吉林省边境，并调军舰在混同江、乌苏里江等处随意游弋。在吉林、黑龙江的边境地区，苏军约集结了8万余陆海空军，对进攻黑龙江、吉林做了充分准备。中东路事件发生后，苏联方面又于８月６日迅速以苏联远东军为基础成立了苏联特别远东集团军，最初下辖３个步兵师、１个骑兵师，一个蒙古骑兵营，总兵力约4万余人，最高峰时兵力不少于８万人。苏联特别远东集团军配备了大量的飞机、坦克、重炮、战舰等技术兵器。海军方面负责支援的是阿穆尔河区舰队（阿穆尔河即黑龙江），下辖３个舰艇大队（浅水重炮舰、炮舰和装甲艇共１４艘）、１个扫雷舰中队、１个航空队（１４架飞机）和１个陆战营。
中国方面的部署是以驻防吉林的丁超第二十二混成旅为中东路东线护路军；以驻防黑龙江的梁忠甲第十五混成旅为西线护路军。战事爆发时，东北军在一线兵力约为６万人，８月１５日张学良下达对苏作战动员令后，任命王树常为防俄第一军，率一部东北军开往东线，任命胡毓坤为防俄第二军军长，率一部东北军进击于西线，东北军一线兵力增至十余万人，相对苏军略占优势。
７月２８日至８月１６日，苏军在满洲里、扎贲诺尔、密山、呼玛、同江、绥滨、乌云、绥芬河、东宁等地多次发动排至团级规模进攻，以地面部队或飞机袭扰中国边境市镇，炮击、轰炸中国军队阵地和居民点，破坏铁路和通讯设施，阻断水陆交通，劫持轮船，绑架中国居民，并且侵占了部分边境地区的中国领土。
在初期的军事斗争中东北军以俄制俄，召集流亡的白俄入伍，其中许多都是曾在国内战争中与苏联红军交过手的白军残部，在黑龙江国境线上，这些受到东北军援助的白军残部，不断袭扰苏联的轮船、快艇、哨所和居民点，此举更加激怒了苏军，战事的扩大遂不可避免。