在成功的解决掉了杨、常两人之后，张学良的自信心也顿时膨胀到了一定的程度，也是嘛，以雷霆之势一举端掉了杨、常这两个大祸端，也确实是一件很值得骄傲的事情，因此，杨、常二人虽然灭了，但是他们所提出的中东铁路局，还是进入了张学良的眼中，一直以来俄日两大帝国主义对中国东北进行疯狂渗透，导致北患无休无止，而现在终于是统一了，没有了后顾之忧，张学良决心趁着现在苏联内乱，加速收回中东铁路路权，以维护国家主权。
“中东铁路”是“中国东清铁路”的简称，又称东省铁路。18世纪末，沙俄为侵略中国东北和称霸远东，根据西元1896年贿赂李鸿章签订的《********》，建筑通过黑龙江、吉林直达海参崴的铁路。西元1897年由华俄道胜银行承办，开始修筑满洲里经哈尔滨到浽芬河的中东铁路主线，与俄国境内的西伯利亚大铁路相接，后来又根据西元1898年的《旅大租地条约》，修筑了哈尔滨经长春、沈阳到大连的中东铁路支线，至西元1903年建成。由主线和支线组成的中东铁路全长2437公里，纵贯黑龙江、吉林和辽宁三省。该铁路和中国铁路路轨宽度不一样，不能同中国的铁路接轨。
沙俄为了管理中东铁路而成立俄国的东省铁路公司除独揽铁路经营大权外又取得沿铁路两侧数十公里宽地带的行政管理权甚至司法管理权。于是在东北的心脏地带出现一个远比普通租界规模庞大得多的不受中国管理的“国中之国”。沙俄还凭借这条铁路夺取了一系列的经济特权，仅伐木一项一年就砍伐原木三四亿元，中国人反而不能在沿线伐木，松花江航线被帝俄垄断，占据了大量土地。自建造中东铁路后，中东铁路局总揽了铁路附属地的一切大权。包括铁路经营管理、军、警、司法、行政、交通、工矿、金融、宗教、卫生、文化、邮政等等，这条铁路因此成为沙俄对中国东北进行经济、政治和军事侵略的工具与基地，使俄国得以方便地控制整个中国东北地区。
西元1904年，日本与沙俄为争夺中国东北而爆发日俄战争，沙俄战败后，于西元1905年和日本签订《朴茨茅斯条约》，将中东铁路长春至旅大一段转让给日本，日本控制的长春以南的路段，一般称为南满铁路；长春以北的路段则继续被俄国控制，俄国在其沿线的驻军一度高达十余万。
西元1917年十月革命后，俄国陷入了内战。面对国内白军叛乱和协约国武装干涉的双重威胁，苏维埃政权内外交困，暂时无力维护帝俄时代在中国攫取的种种侵略特权，当时的中国政府利用这一有利时机驱逐了仍然把持着中东铁路路权帝俄残余势力，收回了中东铁路沿线的驻军、司法、行政等部分权利。
以列宁为首的苏俄政权出于摆脱在国际上陷于孤立的不利处境、打破国际帝国主义联合进攻的外交考虑，为诱使中国政府承认其政权、恢复外交关系，表面上采取了对中国友好的态度，先后三次发表宣言，承诺废除中俄不平等条约，放弃在中国攫取的领土和侵略权益。
中苏双方于西元1922年8月就恢复外交和履行对华宣言问题正式开始谈判，然而此时苏俄政府已经不再同意归还给中国任何领土，甚至连苏俄第一次对华宣言中宣布归还的中东铁路也不肯放弃，苏联政府在履行其对华宣言的具体问题上百般推脱、讨价还价的不合作态度使谈判一度陷于僵局。尽管如此，双方还是于西元1924年5月31日，由顾维钧与加拉罕签署了《中俄解决悬案大纲协定》，协定包括正文及7个声明、1个照会，还有《暂行管理中东铁路协定》。关于中东铁路，前者规定，中东铁路由中国赎回，在没有赎回之前，铁路业务由两国共管。后者规定：中东铁路纯系商业性持，营业事务实行两国共管，其余所有关系中国国家及地方主权之各项事务，如司法、民政、军事、警务、市政、税务、地亩（除铁路自用地外）等，均由中国政府管理，苏联政府将允诺中国将来可以赎回中东铁路，及该路所属之一切财产，并允诺将该路一切股票债票称归中国，两国政府承认对中东铁路之前途，只能中俄解决，不许第三者干涉。协议还规定：中东路设理事长，为最高决议机关，理事长为中方，副理事长为俄方，设路局局长一人由俄方担任，副局长二人，俄华各一，均由理事会委派，由各国政府核准，正副局长职权由理事会规定；路局各处正副处长由理事公委派，如处长为华人，则副副处长为俄人，反之亦然；路局各级人员按中俄两国各半任用。
同年9月，苏联政府又与东北地方当局签订了《奉俄协定》，除重复《中俄协定》之内容外苏方还作了进一步的让步，中东路无偿全部交给中国的期限从旧俄时代规定的八十年缩短为六十年，并在此期间内允许中国赎回。后来，奉系军阀首领张作霖先后强行收回了中东铁路工务、地亩、医务、电务、经济调查权、教育权、松花江航行权，接管了中东铁路苏方所设电报电话、铁路管理局的全部大小船只及附属财产、以及大量中东铁路的其他财产，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。