1931年6月中旬，日軍參謀本部秘密制定了《解決滿蒙問題方策大綱》，確定了以武力侵占中國東北的原則。板垣和石原在7月組織的最后一次"參謀旅行"中，與日本駐沈陽的特務(wù)機關(guān)密商了具體方案，決定于9月28日在柳條湖附近炸毀一段"南滿"鐵路，誣稱為中國軍隊所炸，以此為借口突襲張學(xué)良的部隊。正當(dāng)準備就緒即將行動時，消息走漏傳到東京，日本軍部考慮到國內(nèi)外形勢尚不成熟，要板垣等人"再隱忍一年"，并派參謀本部焦點部部長建川美次前往沈陽制止關(guān)東軍擅自行動。板垣得知后，決定提前動手。

17日，板垣隨本莊司令官到遼陽巡視。18日下午，本莊回旅順關(guān)東軍司令部，板垣于早晨到沈陽。他再一次周密檢查了炸柳條湖鐵路的準備工作，然后前往本溪湖迎接建川。在一同回沈陽的途中，建川有足夠的時間與板垣交談，但他并沒有制止肇事的意思，實際上他在暗中慫恿板垣行動，對事件能夠成功深信不疑。

到沈陽后，板垣把建川領(lǐng)到日本人開的"菊文"酒館，找來藝妓陪他飲酒取樂。板垣和建川默契配合，把沈陽和東京這兩個齒輪的嚙合錯開，讓沈陽轉(zhuǎn)快一個齒。板垣沒有參加酒宴，他連忙趕往策劃陰謀的沈陽特務(wù)機關(guān)坐鎮(zhèn)指揮。

當(dāng)晚10時18分左右，關(guān)東軍島本大隊工兵中尉河本末守等人，用一枚騎兵用的小型炸彈在距東北軍兵營約800米處炸毀了一段鐵軌，又在現(xiàn)場擺了三具身穿中國士兵服的尸體。幾乎與此同時，24cm榴彈炮巨大的轟擊聲震撼了沈陽全城。

日本領(lǐng)事館代理總領(lǐng)事森島守人趕到特務(wù)機關(guān)，板垣對他說：中國正規(guī)軍的軍人炸毀了南滿鐵路，嚴重侵犯了日本權(quán)利，日本應(yīng)采取堅決措施，動用軍隊，為此已向軍隊下了命令。森島試圖說服板垣不要匆忙行事。

板垣平素青白色的臉此刻變得像一塊生鐵。他握著軍刀的刀把，大聲地申斥道："不要干涉統(tǒng)帥權(quán)!"

特務(wù)花谷有恃無恐，刷地拔出軍刀，把刀尖頂著森島的衣領(lǐng)狂吼："誰敢干涉就殺了他！"

板垣以關(guān)東軍司令官本莊繁的名義，命令早已在暗中做好準備的關(guān)東軍向東北軍猛攻，迅速占領(lǐng)丁東北軍的北大營。同時猛烈炮擊兵工廠、空軍司令部、飛機場及大學(xué)等處。次日晨日軍攻占了整個沈陽市。

"九·一八"事變就這樣爆發(fā)了。

蔣介石下令"絕對不許抵抗"，東北軍忍辱含悲撤往關(guān)內(nèi)。"軍官流涕，士兵痛哭，悲號之聲，聞于遐邇"，東北大地飄搖下沉，紅高粱的黑土地燃燒著散發(fā)出濃甜灼燙的血腥氣息。

不出四個月，東三省淪陷。

面對大量的事實材料，板垣盡管有時流露出渺茫的表情，但他不是能言善辯地對抗質(zhì)問，就是以略帶日本東北的口音說"不知道"，蠻橫地予以否認，態(tài)度極為頑固。當(dāng)他的律師山田提出的13件文字證據(jù)都被駁回時，他依然不動聲色地書寫記錄，悄悄地遞給他的律師。他的一個證人對此評價道："這也是一種方式，即所謂作為一個軍人想到的就是死。"

審訊板垣時，先后有15個律師和證人為他出庭辯護。他的第一個證人是"九·一八"事變發(fā)生的當(dāng)晚指揮日軍的聯(lián)隊長島本。他說，那天晚上他在朋友家喝酒喝得醉醺醺的，回到家后才得到事變發(fā)生的報告。我方檢察官當(dāng)即打斷他的話說："你既然聲稱自己喝醉了，那么，一個當(dāng)時的糊涂酒鬼能證明什么 又怎么能出庭作證人呢 "一下子把島本轟了下去。板垣的辯護班子雖然準備了大量的材料，但都沒有真憑實據(jù)，站不住腳，這個下馬威更打擊了他們的信心，而后未上場先氣餒了三分。

事實和罪證像鐵一樣確鑿堅定，問題在于板垣堅持反動立場和不肯服罪的決心。1946年9月18日，他在巢鴨監(jiān)獄第一次渡過事變紀念日時寫下了這樣的日記：

"在監(jiān)獄里渡過滿洲事變15周年，真乃感慨無量。昭和6年已變?yōu)?1年；老身47歲已變成62歲，深感身心老矣。

"回顧往事，除處理日常工作外，并無驚慌恐懼之事。當(dāng)初日本各界不予諒解，我等雖處于四面楚歌之中，然仍在默默地完成應(yīng)當(dāng)完成的重任……"

在以不無自負和玩味的筆觸作了一番回憶后，他還賦詩直抒胸臆，以表達他堅強的反動意志：

決死十五載，白發(fā)三千丈。

意氣常沖天，擴大天地間。

當(dāng)年志氣壯，今日猶未衰。

鄰邦滿洲風(fēng)云起，

王道樂土何處覓。

策劃"九·一八"事變成功后，板垣征四郎馬上伙同沈陽特務(wù)機關(guān)長土肥原賢二，提出建立一個以清朝廢帝溥儀為首甘受他們擺布的傀儡政權(quán)，并積極地從事陰謀活動。1931年9月30日，板垣派日本特務(wù)上角利一前往天津，在海光寺日本兵營會見了住在天津協(xié)昌里"靜園"的溥儀，巧令口舌誘騙他到東北去"復(fù)辟大清"。膽小多慮的溥儀心里沒底，說要回去考慮一下再作答復(fù)。此后素有"東方勞倫斯"之稱的土肥原賢二又專程到天津，以恫嚇與利誘兼之的手段，于11月18日秘密地把溥儀挾持到旅順。

但此時還不能把溥儀推出來。因為在"九·一八"事變發(fā)生時，正值國際聯(lián)盟召開第十二屆年會，在國民黨政府的請求下，國際聯(lián)盟出面"調(diào)停"，作出了"停止一切沖突，雙方撤退軍隊"的決定。板垣遂又圖謀在上海挑起新的事端，以繞開國聯(lián)的干涉。他向日本駐上海公使館武官田中隆吉打了一個電報："外國的目光很討厭，在上海搞出一些事來。"并撥給田中隆吉二萬日元活動經(jīng)費。田中隆吉在上海驅(qū)使自己的爪牙四處尋釁滋事，于1932年挑起了"一·二八"事件。在東京國際軍事法庭上，田中隆吉作為證人，與法官有一段對話：