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由於日本中央軍部限制事態範圍的命令，關東軍無法立即向錦州進攻。不過，石原莞爾一向知道怎樣製造藉口。十月八日中午，他親自命令航空參謀冢田少佐，率航空隊轟炸了錦州郊區鐵路西側的兵營。當一位參謀吃驚地問他，竟然轟炸了錦州，他卻不屑地說：“沒有向錦州扔炸彈，是郊外的兵營。”隨後又說：“無論怎樣軟弱的錦州政府，用六七十顆二十公斤重的炸彈，也是炸不垮的。我的想法只不過是藉此掃除政府的不擴大方針及國際聯盟的干預!”石原莞爾企圖擴大侵略，“一舉拿下東北”的野心是多麼明顯!
日本政府企圖通過外交手段迫使張學良的東北軍撤出關外。但是，日本政府的無理要求被中國政府拒絕。同時關東軍在東北不斷地擴張，致使兩國外交談判最終破裂，後繼內閣因而被迫總辭職。
對此，石原不以為憂，反倒對後繼內閣寄予希望。犬養毅就任首相出面組成新內閣，森恪任內閣書記官長，荒木貞夫任陸相。
關東軍幕僚們一致認為，不掃除占據錦州的東北軍，就不能完全奪取東北。新內閣成立後，石原莞爾等人立即給參謀總長和陸相發電報，提出進攻錦州的重要性。
十二月十五日，被軟禁的原奉天省省長臧式毅在石原莞爾、板垣征四郎的威逼利誘之下，宣告奉天省“獨立”，並就任“省長”。
十二月十七日，關東軍致電陸相和參謀總長，報告進攻錦州計劃。當天傍晚，收到了參謀總長的回電，軍部將為攻取錦州增援一個混成旅團、一個坦克隊、一個榴彈炮大隊，於二十六日至二十八日在大連登陸。另外，天津駐屯軍也將增派兩個大隊兵力支援。
十二月二十一日，關東軍對錦州發起攻勢。但是，在東北軍的堅決反擊下，直至一九三二年一月，仍未攻下錦州。石原莞爾等人不得不調整作戰部署，讓剛從朝鮮派來的裝備精良的第二十師團接替多門師團。日軍在優良裝備和兵力之下，於一月三日上午十時，攻進錦州城。
一月下旬，關東軍發動對哈爾濱的進攻，二月五日凌晨，攻入哈爾濱。至此，日軍基本上控制了奉天、吉林、黑龍江三省。為了鞏固日本對東三省的殖民統治，又減輕中國人民的抵抗，石原莞爾等人開始籌劃炮製一個傀儡政權。
奉天、吉林、黑龍江三省的“省長”在關東軍的支持和威迫下，於一九三二年二月十六日在瀋陽召開了所謂的“建國會議”。翌日，宣布成立“東北行政委員會”，並發表所謂的《獨立宣言》，公開籌建“滿洲國”。
日本侵略者攻入錦州後的得意情形石原莞爾一面在東北炮製“滿洲國”政權，一面就“滿洲”事宜，專程返回東京，匯報情況，聲稱：
一、“滿蒙”問題的解決，不應只顧眼前的利益，必須考慮到世界形勢的演變和東亞的未來而加以妥善處理。
二、為使蘇聯放棄進攻遠東的企圖，確立不敗之國防，必須從中國開始實現東亞各民族間的真正的大同團結。
三、作為第一步，必須使“滿洲國”成為理想之鄉。新建立的“滿洲國”，既非中國之失地，也不是日本的領土，而是日中兩國共同的獨立國家，同時也是各民族協和的理想之鄉。四、為獲取區區權益，想以權勢壓迫漢民族的做法，等於重蹈招致三千萬民眾怒恨而崩潰的張學良之覆轍。
五、在滿洲的日本人，應該白手起家，與各民族共處，通過公開的競爭來確立自己的生存權。“滿洲國”成立的同時，必須立即廢除治外法權、滿鐵附屬地行政權等特權。用法律保護日本人的特權，將會助長日本人的優越感，造成與其他民族間的不和，且導致日本人的墮落。
石原莞爾的意見，暴露出他長期占領我東三省的陰謀。石原將這些意見向軍部和政府作了說明，獲得了日本國內軍政高層的一致讚賞和支持。
三月一日，“滿洲國”《建國宣言》發表。九日，在長春舉行“建國”儀式，溥儀就任“執政”。“滿洲國”的建立，標誌著石原莞爾謀劃已久的侵略東北、以戰養戰的圖謀的實現。同時，他被論“功”行賞，一九三二年八月，石原莞爾被晉升為大佐軍銜。
剛剛晉升為陸軍大佐的石原莞爾，一九三二年八月八日奉調回國，擔任兵器本廠廠附。一九三三年八月一日，石原莞爾轉任第二師團步兵第四聯隊聯隊長。這時的石原莞爾抓住一切機會鼓吹他的“南進”計劃，還寫了一篇《由軍事上看皇國之國策及國防計劃綱要》，提出具體的侵略策略：“以迅速巧妙之手段使中國本部歸我支配、以日、‘滿’、華三國為基本範圍實行自給經濟”，為“日美大戰”做好準備。
一九三五年八月一日，石原莞爾出任參謀本部作戰課課長。任職期間，他不遺餘力地制訂策劃日本侵略國策大綱，提出了“擴充日滿經濟力量，加強扶植‘滿洲國’，增強大陸兵力，建設無敵空軍”的具體計劃，為擴充日本侵略實力出謀劃策。
一九三六年六月上旬，參謀本部新設指導戰爭及判斷戰爭形勢為主要任務的作戰課，石原莞爾擔任該課課長。六月三十日，以石原莞爾為首，參謀本部形成了一份《國防國策大綱》。七月，以此大綱為指導，他又主持制訂了《戰爭準備計劃方針》。八月，制訂了《對蘇戰爭指導計劃大綱》。這一系列的作戰大綱和具體計劃，勾勒出了日本侵略行動的“藍圖”。一九三七年三月一日，石原莞爾晉升為陸軍少將。