他想通过外交方式解决问题的企图一再受挫。在事变的第三天，他将外交部长王宠惠从庐山派回南京，让他向日本驻华大使馆发出照会，要求与日方谈判，日方公然嘲讽地答称，事关华北驻军，应与日本军方商谈，外交部非此次谈判之适当对手。13日，王宠惠提出日方应停止增兵，提议双方立即停止军事行动，日方竟不予置答。19日，南京政府外交部以备忘录形式正式提原议（大致如董道宁与日高参事官谈话），并声明为和平解决此不幸事件起见，中国准备接受国际公法或条约所公认之任何处理国际纠纷之和平方法，如斡旋、调停、仲裁等等，甚至同意中日双方直接谈判，这是“九一八”事件时，国民政府所坚决反对的。但日方仍未予置答。中国驻日大使许世英赶返任所与日本外相广田谈判，亦无结果。

20日晨，日本日高参事官再访王宠惠外长，要求确认国民政府19日的备忘录，是否是对17日提出条件的答复。王外长答称：中国对日本没有挑衅情绪，军队的北上是出于万一的考虑，不是为了挑衅。并说，关于地方性的解决条款，经过中央批准后，对其实行即无异议。

不出所料，日本政府认为中国政府所讲内容，难以接受。并认为国民政府“丝毫没有诚意”，说这是南京政府“故意为圆满解决事件设置新的障碍”，因此，对“解决时局全然无望”。

公开的外交途径不能奏效，蒋介石便借助于秘密谋和渠道。这就是与在华日本纺织同业会理事长、曾任上海总领事的船津辰一郎的秘密和谈。船津受日本近卫首相的委托，于8月7日抵达上海，准备和南京政府外交部亚洲司司长高宗武进行秘密和谈。船津此行，虽是私人身份，但其所携条件都经过官方讨论，主要是扩大华北非武装地带，取缔排日，降低对日关税，承认伪满和共同防共等。日本驻华大使川樾茂也主动前来参与此事。8月9日晚，双方举行第一次会谈。但正好这天日军在上海又挑起事端，发生了所谓“虹桥事件”。8月13日，上海抗战爆发。秘密和谈遂告中断。