1932年10月2日，由国际联盟主持的《国联调查团报告书》在日内瓦、中国南京与日本东京三地同时公布。
报告书洋洋数十万字，达139页之多。在一定程度上反映了日本侵占我国领土的罪恶事实，但殖民主义者的偏见，以及英、美、法等国对日本的妥协态度又影响了它的态度。
它既承认日本军事占领东北三省的事实，又为日本开脱罪责；既承认中国对东北三省的领土主权，又竭力渲染日本在东北的特殊地位；既反对恢复“九·一八”事变前的状况，也不同意维持伪满洲国现状，而主张对东北实行日本享有特殊地位的国际共管，这一点明显体现出维护欧美各大国利益的倾向。
这个充满自相矛盾的条件遭到中日两国的反对。中国报刊纷纷以“一个代表世界谬论的报告”、“李顿报告失败”为题，发表文章抨击。日本外务省发言人称：“报告书对日不公正之处甚多。”
国联理事会于11月28日召开会议，审议《李顿报告书》。中国代表顾维钧和日本代表松冈洋右进行了反复辩论。中国代表提议将报告书提交全体会议审议。
12月6日，国联代表大会召开特别大会。会上爱尔兰、捷克、瑞典、西班牙等国代表激烈抨击日本的侵略行为，要求国联主持公道，制裁这种通过大规模军事行动武装侵略他国的行径。
大国代表的立场与小国的立场截然不同。法国代表态度暧昧，他没有指责日本的侵略，而是大谈中日纠纷的复杂性。英国代表外交大臣西蒙更是扮演了不光彩的角色，他企图转移代表们的注意力，对报告书中关于中国排外宣传和抵制日货等内容津津乐道。他断言，“仅仅恢复原状不是一种永久的和满意的解决办法”，表示同意日本代表的意见，国联应当面对“现实”。
中国代表对西蒙的演说进行了反驳。外交部长罗文干向英国政府提出抗议，中国报刊也一致斥责西蒙的发言。罗文干还接连两次会晤美国公使詹姆森，对大国在国联中非但不谴责日本侵略，反而向受害的中国施加压力表示强烈不满；重申，不废除伪满洲国，日本不撤军，中日之间便不能和解。
小国代表对西蒙的发言也十分不满。西班牙、爱尔兰、瑞典和捷克代表要求大会授权十九国委员会，邀请美苏两国合作在上述调查结果基础上解决中日争端。
然而，在十九国委员会中，小国代表与大国代表仍存在严重分歧。小国代表主张采用报告书的前8章，声明不承认伪满洲国；大国代表宁愿含糊地采纳报告书的调查结果，以便日本易于接受国联调解。
1933年1月13日，美国国务卿史汀生捎信给英、法政府。表明美国政府1932年1月7日的立场没有改变，不承认伪满洲国。他认为，如果日本得以将其意志强加于远东，并取得对于全世界尤其是国联的外交胜利，那么一次大战以来，国联建立通过和平途径解决争端的种种努力将前功尽弃，付之东流。
在法国，1月16日，人类权利同盟在巴黎开会。出席会议的巴黎大学教授和其他一些知识分子致信法国政府，要求宣告日本是侵略者，要求法国政府在国联中主持正义，援引国联盟约对日本实施经济制裁。
所有这些国家都使十九国委员会对日本态度趋于强硬。2月17日，国联特别大会以42票赞成、1票（日本）反对，通过了《国联特别大会关于中日争议报告书》，指责日本发动“九·一八”事变、制造伪满洲国的罪恶事实，要求日本遵照国联已通过的决议，把军队撤到“铁路区域”以内，并定出撤军的方法、步骤和期限。
中国代表接受报告书，但对报告书的某些缺欠表示遗憾，希望国联进一步根据盟约对日本进行制裁。
日本对报告书极不满意。3月27日，日本政府向国联发出退盟通知，并发表了退出国联的声明。
日本退出国联是它在道义和外交上的失败。一年来，日本军国主义的倒行逆施在世界人民面前日益暴露出其狰狞的面目。日本在外交上已十分孤立，才不得不退出国联。而这一举动，更使日本与国际社会对立起来。
中日两国在国联中的外交斗争至此告一段落。但日本的侵华战争，却没有划上休止符。