蔣介石得知協定細目後，預料到，日方並非僅止於軍事性的停戰，而擴大到包括有政治性的條件在內了，因此，他當然不予批准，7月16日，電示宋哲元切勿對日軍抱有任何幻想，要他冷靜而嚴謹地面對現實，提高警惕：
“連日，對方盛傳兄等已與日軍簽訂協定，內容大致為：一、道歉；二、懲凶；三、不駐兵；四、防共及取締排日等項。此種協定條款，殆已遍傳歐美。綜觀現在情勢，日本決以全力威脅地方簽訂此約為第一目的。但推其真意，簽訂協議為第一，俟大軍調集後再談政治條件。……今事絕非如此易事，只要吾兄等能堅持到底，則成敗利鈍，中(蔣介石)願獨負其責也。如何？盼復。”
然而，並未見宋哲元覆電到來。
蔣介石心急如焚，他決定公開發表演說，讓國人與世界公眾必須認清當前的事態已不是簡單的地方性區域性問題，而是涉及中國主權與領土的國家與國家之間的嚴肅問題。此時此刻，對於日本、對於全中國的軍民，都是到了必須宣示中華民國決心的時刻了!
7月17日，蔣介石在廬山談話會上，發表了題為《對於日本的一貫方針與立場》的講話：
“……我們既是一個弱國，如果臨到‘最後關頭’，便只有拼全民族的生命，以求國家生存。那時節，再不允許我們中途妥協，須知中途妥協的條件，便是整個投降、整個滅亡的條件。全國國民最要認清所謂‘最後關頭’的意義。……
“和平已非輕易可以求得，眼前如果要求平安無事，只有讓人家(日本)軍隊無限制地出入於我們的國土，而我們本**隊反而忍受限制，不能在本國土地內自由駐紮；或是人家向中**隊開槍，而我們不能還槍。……
“我們的東四省失陷，已有6年之久；現在衝突地點已到了北平門口的盧溝橋。如果盧溝橋可以受人壓迫強佔，那麼我們百年故都、北方政治文化的中心與軍事重鎮的北平，就要變成瀋陽第二!
“今日的北平，如果變成昔日的瀋陽；今日的冀察，亦將成為昔日的東四省。
“北平若可變成瀋陽，南京又何嘗不可變成北平!
“所以盧溝橋事變的推演，是關係中國國家整個的問題，此事能否結束，就是‘最後關頭’的境界。
“萬一，真到了無可避免的‘最後關頭’，我們當然只有犧牲，只有抗戰；但我們的態度只是應戰，而不是求戰；應戰，是應付‘最後關頭’必不得已的方法。……
“我們固然是一個弱國，但不能不保持我們民族的生命，不能不負起祖宗先民所遺留給我們歷史上的責任。……”
在國家、民族存亡危急之秋，在“最後關頭”，蔣介石能表示抗戰，決不投降，這在民族大義上，是值得稱道的!
同一天，中國**方面的周恩來、秦邦憲、林伯渠同國民黨方面的蔣介石、張衝、邵力子等在廬山舉行會談。**代表將一份題為《中國**為公佈國共合作宣言》(以下簡稱《宣言》)交給蔣介石。在《宣言》中提出如下四項保證：
一、孫中山先生的三民主義為中國今後之必需。本黨願為其徹底的實現而奮鬥。
二、取消一切推翻國民黨政權的暴動政策及赤化運動，停止暴力沒收地主土地的政策。
三、取消現在的蘇維埃政府，實行民主政治、以期全國政權之統一。
四、取消紅軍名義及番號，改編為國民革命軍，受國民政府軍事委員會之統轄，並待命出發，擔任抗戰前線之職責。《解放週報》第一卷第18期，1937年10月2日出版。
會談中，**代表建議以《宣言》作為兩黨合作的政治基礎，並由國民黨將其公開發表。
蔣介石雖然表示了準備抗戰的決心，但從自身的利害得失上考慮，他還是抱有說服日本和平解決盧溝橋事件爭端的幻想。因此，在廬山談話會上，蔣介石的“最後關頭”演說又重申了《對於盧溝橋事件之嚴正表示》，表達他呼籲和平解決的希望：
“盧溝橋事件能否不擴大為中日戰爭，全繫於日本政府的態度。和平希望絕續之關鍵，全繫於日本軍隊之行動。在和平根本絕望之前一秒鐘，我們還是希望和平的，希望用和平的外交方法，求得盧事的解決。”
當然，蔣介石的和平解決是有條件的，他說：“但是，我們的立場明顯有四點：(一)任何解決，不得侵害中國主權與領土之完整。(二)冀察行政組織，不允任何不合法之改變。(三)中央政府所派地方官吏，如冀察政務委員會委員長宋哲元等，不能任人要求撤換。(四)第29軍現在所駐地區，不能受任何的約束。這四點立場，是弱國外交最低限度。”《蔣介石祕錄》第十一冊，第24頁。
他最後表示：“我們希望和平，而不求苟安；準備應戰，而決不求戰。”還說：“如果戰端一開，那就地無分南北，人無分老幼，無論何人，皆有守土抗戰之責任，皆應抱定犧牲一切之決心。”
這篇“最後關頭”的講話發表在隔一天的7月19日的報紙上。蔣介石的這個講話受到全國人民的熱烈歡迎。它標誌著蔣介石開始實踐它屢次表示的團結抗戰的許諾。
然而，日本方面正盼望著這“最後關頭”的到來。就在蔣介石“最後關頭”講話公開發表的同一天，日本駐華大使館送給中國外交部一份照會，指責中國政府的態度是挑戰性質的，並要求“中央政府對於華北地方當局解決條件之實行勿予妨礙”。中國外交部當即覆文反駁：
“我國政府願經由外交途徑與日本政府立即商議，俾得適應之解決。倘有地方性質可就地解決者，亦必經我國中央政府許可。”
還是在同一天，日本駐華大使館武官喜多誠一登門訪謁軍政部長何應欽。喜多誠一毫不客氣地指責中國為何向保定和石家莊地區增兵。並以脅迫的態度表示：如中國方面不撤兵，則局勢必急變，必然引起中日全面之衝突，由此引起嚴重後果，必由中國方面負責。何應欽當即予以駁斥：“中**隊之移動，全系出於自衛，日本新增加之軍隊如撤退，中國方面亦可考慮將新增加之軍隊撤退。當然之擴大與否，在日方，不在中國。”
事實上，日本政府是在向中國下“戰書”。
明軒(宋哲元)只報告11日與倭方所協商之三條，而對19日所訂“細則”，尚諱莫如深，似以不加深究為宜，使其能負責也。
7月19日，蔣介石的“最後關頭”的講話引起國內外、敵我方的強烈反響。第二天，蔣介石由廬山回到南京，召集全**政負責人研討抗戰的對策。20日，反蔣派的桂系李宗仁、白崇禧通電錶示擁護中央，決心抗日到底。隨後，其他反蔣派系也紛紛表示擁護蔣抗日，並表示服從蔣介石的指揮。
7月20日的這一天，日本駐華大使館參事日高信六郎拜會外交部長王寵惠。日高信六郎提出強烈要求：
(一)南京方面應承認在華北當地的一切協定。
(二)立即停止煽動反日，並停止中央軍北上。
王寵惠反覆申明：任何協定都必須在事前得到中央的承認。
然而，作為29軍軍長和盧溝橋事件當地交涉的負責人宋哲元卻對中央表示動搖，故意不經中央批准，就在“最後關頭”講話發表的7月19日，擅自承認了日軍方面提出的7項協定的條件，並撤除北平防禦工事。
蔣介石聞此情況，震驚不已，於7月22日急電宋哲元：
“聞38師陣地已撤，北平城內防禦工事亦已撤除。如此，則倭寇待我北平城門通行照常後，彼必有進一步要求，或竟一舉佔我平城，思之危險萬分。務必刻刻嚴防，步步留神，勿為所算。與倭所商辦法，究竟如何？盍不速告？俾便綜核。”
但宋哲元的覆電卻是38師師長張自忠與日方的松井太久郎於7月11日下午8時簽署的三條協議內容。這其實已是遲到的報告，而且措辭模糊，看不清是已經簽訂了，還是僅僅是商定而已。蔣介石很氣憤，但從全面考慮，他在7月23日寫這篇日記的當天，又向宋哲元發了電報，其內容如下：
“中央對此次事件，自始即願與兄同負責任。戰則全戰，和則全和，而在不損害領土主權範圍之內，自無定須求戰，不願言和之理。所擬三條，倘兄已簽字，中央當可同意，與兄共負其責，唯原文內容甚空，第二條之不駐軍(宛平縣城、龍王廟)，宜宣告為臨時辦法，或至某時間為止，並不可限定兵數，第三條之徹底取締(抗日團體)必以由我自動處理，不由彼方任意要求為限。此點應明加區別。
“至此事件之真正結束，自應以彼方撤退陽(7)日後所增援部隊為重要關鍵，務希特別注意。”
當天，蔣介石特地派遣參謀次長熊斌祕密到北平，意在把中央的抗戰決心及對事件的意旨當面傳達給被日方要求“就地解決”而不可自拔的宋哲元。宋哲元也藉故提出：“須赴北平一行，使部下遵守協定”，取得日本駐屯軍司令官香月清司的同意，由天津到北京會晤熊斌。
熊斌向宋哲元語重心長地講：為維護國家主權與領土，必須堅持抗戰的信念，千萬不能被日軍的甜言蜜語所迷惑。熊還傳達了蔣介石的抗戰決心。宋哲元這才對中央的堅定意志有所體會，從而定下了抗戰決心。