卢沟桥位于北京西南约十五公里丰台区永定河上。该桥始建于金代大定二十九年（公元1189年），自该桥建成之日起，便成为华北西南部以至中原地区进出北京的咽喉要道。因其地理位置重要，自古以来为兵家必争之地。进入近代之后，在卢沟桥附近又修建了铁路桥，于是这里又成为京汉铁路和北宁铁路的交汇点，其地位愈加重要。在卢沟桥东端约二百米处，耸立着一座古老的城池——宛平城，是当时宛平县政府的所在地，守卫卢沟桥的中国军队也驻扎在城中。该部队属二十九军三十七师一一零旅。
一一零旅旅长何基沣1933年曾率全旅官兵在长城喜峰口英勇抗击日军进犯，是著名的长城抗战英雄。该部官兵在进驻卢沟桥地区后，深受当时抗日救亡运动的影响，抗日激情高昂。何基沣旅驻扎卢沟桥地区后，经常遭遇日本军队的骚扰挑衅，他始终据理力争、针锋相对、寸土不让。
1936年，日本帝国主义策划华北五省自治，企图将华北从中国分裂出去。阴谋未能得逞，便大举增兵华北北部，企图以武力攻占北平、天津，进而侵占整个华北。自1937年4月起，驻丰台地区的日军开始在卢沟桥附近频繁地举行挑衅性军事演习，以期挑起事端，为发动侵略战争制造借口。
面对日军的疯狂挑衅，二十九军增派军力加强了卢沟桥一线的防务，将一一零旅中战斗力较强的二一九团主力部署在宛平城及相邻的长辛店一带。同时在日军频繁演习的地区增设岗哨，加强警戒，以防日军发动突然袭击。
驻防宛平城并负责守卫卢沟桥的是二一九团三营。营长金振中当年曾参加过长城抗战，作战英勇，屡立战功。他接防卢沟桥后，对士兵们说：“若日军硬攻时，必抱定与城桥共存亡之决心，以维护本军荣誉以报答全国同胞。”金振中派精锐部队重点把守卢沟桥重要位置和宛平城主要地段，并不断激励全营官兵斗志。官兵们士气高昂，每当饭前和入睡前都齐声高呼：“宁为战死鬼，不做亡国奴。”官兵们同仇敌忾，日夜保持着高度警惕。
同年7月7日下午，驻扎丰台的日军河边旅团第一联队第三大队第八中队，由中队长清水带领，在宛平城西北约一公里处的龙王庙附近进行军事“演习”。夜幕降临后，日军并未像往常那样撤退，却在演习地点修筑工事，并出动六百余名士兵向龙王庙以东移动。这一异常情况引起了驻守龙王庙中国军队的密切关注，宛平城墙上的中国哨兵也在苍茫的夜色中高度警惕（tì）着。
当晚10时40分左右，突然从日军演习方向传来一阵尖利的枪声。这枪声划破了寂静的夜空，惊起宛平城内和附近村庄一片犬吠（fèi）。片刻过后，数名日军来至宛平城下，声称一名士兵在演习中走失，要求进城搜查。入夜之后，宛平城门即已关闭，日本军队在城外演习，丢失的士兵不可能在城内。守城的中国军队据理予以坚决拒绝。日军当即包围宛平城，并鸣枪示威。
不久，日本驻北平特务机关长松井开始向北平当局施加压力，声称“今晚有一中队日军在卢沟桥演习时，仿佛听到宛平城内军队发出的枪声，造成演习部队一时混乱，致使一名士兵丢失，今晚日军要入城搜查。”并威胁说：“如不允许，将以武力进城。”北平当局据理坚决拒绝，但为避免事态扩大，同意由中日双方派人调查此事，并指派宛平县长王冷斋负责与日方交涉。
次日凌晨4时，中日双方代表进入宛平城，日方代表却又突然提出将驻守宛平城东门的中国军队撤走，由日军占据东门后再行调查等无理要求，遭到王冷斋拒绝。双方正交涉间，城外骤然响起密集的枪声，日军出动大批兵力悍（hàn）然向中国守军发起了进攻。在日军侵略军的疯狂进攻面前，中国守军忍无可忍，奋起反击日军进攻，震惊中外的卢沟桥事变由此爆发。
日本侵略军兵分两路，一路直扑龙王庙，另一路从东面进攻宛平城，日军企图迅速攻占两地，进而占领卢沟桥和铁路桥。进攻龙王庙的日军排成四路纵队，手持上了刺刀的步枪，杀气腾腾地直扑龙王庙。龙王庙的中国守军约两个排，一排排长申仲明挺身而出，迎着日军的枪口走上前去，以理阻止前进。日军突然开枪，申排长当即重伤倒地。中国士兵们早已对日军恨之入骨，日军的突然袭击激起了士兵们的极大义愤，在另一位排长的指挥下，士兵们拿起武器，向敌人射出一排排仇恨的子弹。不久，敌人冲上了阵地，士兵们挥起大刀，与敌人展开了激烈的拼杀。阵地上刀枪相撞，杀声连天，血肉横飞。士兵们虽拼死战斗，但由于寡不敌众，大部分壮烈牺牲。龙王庙遂落入日军手中。
另一路日军，先以大炮猛烈轰击宛平城，随后在炮火掩护下，向宛平城发起冲击。城上中国守军以城垣为依托，待日军进入有效射程后，再以猛烈的火力在短距离内消灭敌人，一次次击退了日军的进攻。傍晚时分，日军再次向宛平城发起进攻。在猛烈炮火轰击后，日军以九辆坦克为先导，掩护步兵向中国守军猛攻。此时，宛平城内早已被炸成一片废墟，城内守军仅有一个连的兵力，但士兵们人人斗志旺盛，个个抱定誓与城共存亡的决心，依靠手中的手榴弹、步枪等简陋武器，激战三个多小时，终于击退了敌人的进攻。
入夜之后，二一九团团长吉星文为夺回白天被敌人占领的阵地，组织了大刀突击队，用绳梯悄悄坠出城墙，以庄稼地做掩护，沿永定河岸无声无息地逼近日军占领的铁路桥。午夜12时，大刀队突然冲向敌人阵地，士兵们齐声呐喊，举刀砍杀，铁路桥上霎时杀声震天，刀光飞舞。日军遭此突袭，顿时张皇失措，东逃西窜。大刀队则越战越勇，一个年仅十九岁的年轻士兵，挥舞大刀，连续砍杀十三名侵略军，还生擒一个人，自己也壮烈牺牲。战斗一直持续到次日凌晨，侵占铁路桥的日军几乎被全歼于桥上，铁路桥阵地再次回到中国军队手中。
激烈的战斗时断时续，一直持续到7月10日。7月11日，中日双方在北平达成3项停战撤军协议。中国军队开始遵协议撤退。
日军方面一边以和谈为缓兵之计，一边将关东军两个旅团、驻朝鲜的一个师团、国内的三个师团派往华北，又将十八个中队战斗机编为临时航空兵团，从国内派往山海关、锦州、大连。到7月中旬，平日在平津一带的兵力已达十万人，并完成了对平津的战斗部署。7月25日，日军连续在北平西郊发动攻击。26日，日军强占廊坊，切断了北平与天津的联系，并企图派兵进入北平城，与中国守军发生战斗。当日日军向二十九军发出最后通牒，限二十九军三十七师于28日正午前退出北平附近地区。未等中国方面答复，日军便于28日早晨对北平发动了总攻。二十九军奋起反击，在南苑等地与日军激战，副军长佟麟阁和一三二师师长赵登禹在激战中殉国，成为抗战以来最先殉国的高级将领。
为配合二十九军保卫北平，卢沟桥守军在何基沣、吉星文等将领率领下，主动向驻所在丰台车站的日军出击。他们设计将日军引出车站阵地，然后集中优势兵力加以包围歼灭，并夺回丰台车站。然而局部的胜利已无法扭转整个战局的失败。29日，北平沦陷。北平失守后，坚守卢沟桥已毫无意义。30日深夜，卢沟桥的保卫者眼含热泪，离开了浴血奋战二十多天的卢沟桥，怀着满腔悲愤，与二十九军余部一同撤出了北平地区。30日，天津也落入了日军的铁蹄之下。
卢沟桥事变的第二天，中共中央向全国发布通电，揭露了日本帝国主义妄图用武力侵占平津和华北的阴谋，指出中华民族已到危急关头，疾呼全国同胞实行全民族抗战，号召全国人民武装保卫平津、保卫华北，不让日本帝国主义占领中国寸土。国民党爱国将领及地方人士也纷纷发表通电，主张坚决抗战。许多民众团体及文化界人士也积极支援前方抗战部队。7月17日，国民党军事委员会主席蒋介石发表“庐山谈话”：“地无分南北，年无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责任。”表明了南京政府的抗战立场。中国历史从此进入了八年抗战的艰苦岁月。
卢沟桥事变是日本帝国主义大举进攻中国的开始，也是中国全民族抗战的开端。
