柳条湖铁路的爆炸声刚过，日军设在守备队营区内的24厘米口径的大炮，便开始炮轰北大营。埋伏在北大营围墙外的日军独立守备队第2大队的士兵也在炮火的掩护下，沿着南满铁路，分西、南、北三线一齐向北大营发起进攻。当时驻扎在北大营的是东北军独立第7旅。第7旅是东北军的一支劲旅, 装备十分精良，下辖3个步兵团和4个独立连，全旅官兵约万余人，驻在北大营的就有7000多人。当日军开始向北大营发动进攻时，第7旅参谋长赵镇藩一面命令部队进入预定阵地，一面用电话向东北边防军参谋长荣臻请示，而得到的命令却是“不准抵抗，不准动，把枪放到库房里，挺着死，大家成仁，为国牺牲”。于是，在几乎没有遇到什么抵抗的情况下，日军很快就攻入北大营，第7旅官兵被迫向东面撤退，至19日6时30分左右，日军完全占领了北大营。