◎统治中国东北方案的制定
日本帝国主义在九一八事变前就秘密谋划占领东北后的统治方案，关东军甚至认为，最必要的不在于作战，而是对占领区的统治。因此，从日本内阁、参谋本部直到关东军都十分重视研究制定侵占东北后的统治模式。
1927年召开的东方会议秘密讨论了关于把东北地区从中国分离出来，建立傀儡政权的统治方案。
1929年7月上旬，关东军参谋石原莞尔在《关东军占领满蒙计划》中，提出武力占领东北后，关东军实行军事管制，设立殖民地总督府，直接划归日本领土的统治计划。
1930年10月，日本参谋本部在《昭和六年度形势判断》中，确定了侵占和统治东北地区的渐进方案。
1931年9月19日，日本占领沈阳的当天晚上，关东军参谋板垣、石原、花谷、片仓与从东京赶来制止关东军发动事变的参谋本部作战部长建川美次共同谋划统治占领区的具体方案。关东军方面主张吞并东三省，把它变为日本的领土。板垣、石原提出，不分南满、北满，一概统治，划入日本的版图。参谋本部的建川则提出，消灭现有政权，树立以宣统皇帝为盟主、接受日本支持的政权，双方争论激烈。建川提议不要操之过急，要注意统治占领区的策略。相对而言，建川的方案更加隐蔽，它既不会过早地暴露日本侵吞中国领土的野心，又可以避免国际舆论的谴责和减少中国人民的反日情绪。
9月20日，建川向关东军司令本庄繁再次重申他的主张。关东军考虑到客观局势，接受了建川的提议，放弃了直接吞并满蒙的主张。9月22日上午，关东军参谋长三宅光治召集土肥原、板垣、石原、片仓等继续讨论统治占领区的方案，最后制定了一个“在目前形势下更易受到实效”的《满蒙问题解决方案》，成为关东军建立伪政权的纲领性文件。该文件明确指出，在满蒙成立一个由日本支持的领土包括东北四省（热河、辽宁、吉林、黑龙江）和蒙古，以宣统皇帝为首脑的政权。新政权的国防、外交、交通和通信等重要部门委托日本帝国掌管。利用熙洽（吉林）、张海鹏（洮索地方）、汤玉麟（热河）、于芷山（东边道地方）和张景惠（哈尔滨）充当“镇守使”，协助日本“维持地方治安”。这个方案提出了新政权如何从中央到地方建立统治机构的初步构想。
1931年11月17日，关东军国际法顾问、满铁上海事务所职员松木侠根据《满蒙问题解决方案》以及本庄繁、板垣、石原等指示，炮制出一份《满蒙自由国建设方案大纲》。这份大纲提出，为使东北完全脱离中国，首先要建立由奉天省、吉林省、黑龙江省、热河省、东省特区和蒙古自治领域组成的满蒙独立国，然后再由这六个省区组成中央政府，以日本人组成顾问府，审批政府诸如缔结条约、公布重要法令等重大事项，控制政府等重要部门。关东军炮制的在中国东北建立傀儡政权的殖民统治方案已具雏形。
1932年3月12日，日本内阁会议通过了日本陆军省、海军省、外务省等共同制定的《处理满蒙问题纲要》，宣称：目前满蒙的现状是，它已经成为从中国本部政权分离出来的一个独立的政权统治区，应加以诱导，使之逐渐具有一个国家的实质。目前满蒙治安主要由帝国维持。该文件表明，日本政府支持并默认了关东军在中国东北建立一个由日本人全面控制的傀儡政权的做法。
◎伪辽宁省政府成立
因为沈阳沦入日军手中最早，所以伪辽宁省政府的建立，从一个侧面体现了关东军占据东北后对于选择、确定统治方案的过程。
1931年9月19日，关东军攻下沈阳后，就迫不及待地实施其军政计划，企图由日本完全辖治占领地，把东北划归日本版图。关东军遂于9月20日设立奉天市市政府，市长由土肥原贤二首任，其他各部门负责人也均由日本人担任，公然对中国城市实行军政。这种明目张胆破坏国际公约的野蛮行径，立即遭到了世界舆论的严厉谴责和中国人民的强烈反对，日本政府也对这种操之过急的行为颇为不满。10月20日，关东军被迫撤销了土肥原的市长职务，以汉奸赵欣伯充当伪奉天市市长。
与此同时，关东军又于9月24日利用当地士绅于冲汉、袁金铠、阚朝玺等组织“奉天自治维持委员会”，后改为“辽宁省地方维持委员会”。稍后成立的“辽宁四民维持会”“东北绅民时局解决方案讨论会”等组织也并入到“辽宁省地方维持委员会”。9月28日该委员会发表所谓“独立宣言”，宣布脱离南京国民政府和张学良政权，建立“新独立政权”。10月4日，“辽宁省地方维持委员会”开始暂时代行省政府职权，发布各级官员任命书，关东军导演的“独立”鼓噪一时。
11月7日，关东军司令部指令“辽宁省地方维持委员会”宣布正式代行辽宁省政府职责。该委员会在《奉天省政府公报》上发布第1号布告，宣称：因本省自事变发生以来，政权停断，由本会维持所有交涉事件。在此过渡期间，本会因爱护东北人民之故，不能不代行政权，并与张氏旧政权暨国民政府断绝关系。“辽宁省地方维持委员会”俨然一副投敌卖国的嘴脸。
因关东军在1931年11月就已决定首先建立省级伪政权组织，宣告独立、脱离中央，再由各省联合成立伪满洲国中央政府，以蔽视听。所以只能管辖日军占领区的“辽宁省地方维持委员会”虽然名义上代行省政权，但它没有宣布独立的权力。于是，关东军转为积极拼凑伪辽宁省政府，决定起用原辽宁省政府主席臧式毅担任伪省长。
臧式毅，清末留学日本陆军士官学校，毕业后，曾任吉林督军署参谋长、东三省兵工厂督办。1930年任辽宁省政府主席，九一八事变后遭日军软禁。
12月中旬，板垣代表关东军司令官本庄繁向臧式毅提出一项临时协议：（1）要求臧式毅参加东三省伪政权组织，充任高级官员；（2）东三省同意向在东三省境内担任“国防任务”的日本军队提供部分驻军军费；（3）由日本经营和使用东三省境内中国修建的铁路。在关东军的软硬兼施下，臧式毅在协议上签了字，公开叛国投敌。
1931年12月16日，关东军强行解散“辽宁省地方维持委员会”，请臧式毅立即就任伪职，成立伪奉天省政府。但实际上，关东军通过日本顾问，掌握了奉天省政治、经济、司法和交通大权，臧式毅不过是关东军操纵下的一具傀儡而已。
九一八事变后，关东军在1931年11月9日还成立了“奉天省地方自治指导部”，以建立地方自治政权为名，在辽宁省各县、市建立由日本人参加并控制的伪政权，以此推进并加强其殖民统治，将其侵略魔爪迅速伸延到了县、市等地方政权中。
◎熙洽叛国 吉林“独立”
吉林伪政权是东北各省伪政权建立最早的一个，它是由于熙洽叛国投敌，成立伪吉林省政府，宣布“独立”的。
熙洽，姓爱新觉罗，是清太祖努尔哈赤同胞兄弟穆尔哈齐的后裔。1911年毕业于日本陆军士官学校，是搞清朝复辟运动的宗社党派的巨头之一。他准备借日军的力量，恢复清朝，他曾发誓说：“为恢复清朝的统治，就是肝脑涂地亦在所不惜。”
柳条湖事件发生时，东北边防军驻吉林副司令官兼吉林省政府主席张作相遭父丧，正在锦州原籍处理后事，所有吉林省军民政务则由副司令官、参谋长兼吉林省政府委员熙洽代理。熙洽遵照国民政府“不抵抗”的指示，命令驻长春的各兵种部队以及吉林警备队等分别撤退，长春在日军进攻十小时内尽被攻占。驻在吉林市的熙洽于9月21日把日本侵略军安全接入省城吉林市城内，使日军不费一枪一弹就占据了省城。熙洽不惜以出卖国土的手段博取日军好感，意欲借助日本的力量，复辟清朝。
9月22日，板垣派今田新太郎大尉到吉林，同吉林特务机关长大迫通贞、第2师团长多门二郎密谋策划胁迫熙洽组织所谓“新政府”，宣布独立自治。同时，板垣又派力主复辟的前清遗臣罗振玉赶往吉林鼓动熙洽宣布独立。
一心要求末代皇帝溥仪回东北主持大计、恢复大清王朝昔日辉煌的熙洽在关东军的蛊惑下，于9月25日召集各法团及厅长以上要员开会，宣布旧法令不合新要求，以后一切听从新政府命令，凡未表示支持者均被撤职。26日，熙洽把原吉林省军政两个机关合并为一，宣布成立伪吉林省长官公署，自任长官，统辖吉林省军民两政。
9月28日，在日军军警监督之下，熙洽召集吉林省各机关、团体负责人开会，宣布伪吉林省长官公署组织大纲，并发表声明：脱离南京政府和张学良政权，实行“独立自治”。
伪吉林省长官公署成立后，熙洽遵照日本人的旨意，罢免了一大批张作相任用的官吏，换上了愿意为日本帝国主义效劳的汉奸官吏，主要有军政厅长郭恩霖、民政厅长王惕、财政厅长孙其昌、实业厅长张燕卿、教育厅长荣孟枚、长官公署机要秘书金铭世、吉林省警务处长修长余、吉林省警备司令齐知政、吉林省交涉署长谢介石和吉林省“剿匪”司令于琛澄等。按照关东军的授意，熙洽还聘用了一批日本顾问。日本人名为顾问，实际上掌握了吉林省的军政实权。
伪吉林省长官公署成立后，全省军政官员发生较大分化。11月12日，原吉林省政府委员诚允接受张学良的命令，在宾县成立吉林省临时政府，与熙洽伪政权对峙，坚持抗日斗争。
◎难产的伪黑龙江省政权
柳条湖事件发生后，日本关东军对于占领黑龙江省心存顾忌，一是由于黑龙江与苏联接壤，若贸然进攻，恐怕引起苏联干涉；二是因为黑龙江省不曾经日本染指，恐反日情绪严重，不利于作战。所以日本对于进攻黑龙江省采取了比较谨慎的态度。起初，关东军参谋板垣征四郎千方百计地暗中拉拢东省特别行政区长官张景惠叛国投敌，通过日本驻哈尔滨领事馆拨给张景惠3000支枪，并许诺让他当东北“独立政权”的最高首领。张景惠在关东军支持下，在哈尔滨成立了“特区治安维持会”。但由于当时哈尔滨地区的人民群众抗日的呼声很大，张景惠不敢公开投敌充当日本人的汉奸。
张景惠是黑山县新立屯人，因替兄报仇入了绿林，当了首领。后被官府降服，授予营长的职位，以后历任团长、旅长、师长，平步青云，连升高位。在张作霖主政的东北任陆军总长、实业部长。1928年的皇姑屯事件中与张作霖一道被炸，腿部受伤，尔后被任命为东省特别行政区长官，是东北实力派人物。张作霖死后，张学良犹视之如股肱，以元老相待。蒋介石也很器重他，任他为军事参议院长，作为笼络东北军的手段之一。日本人深知张景惠的价值，所以不惜花大力气拉张景惠上钩。
张景惠虽不敢公开当汉奸，但是与板垣派来的心腹经过多次密谈，达成了几项协议：（1）张景惠组织东北政府，发表声明，脱离中国，实行自治，凡事与日本直接交涉，日本拥护张景惠为东北最高首领；（2）军队由日本军官担任教练，并指挥作战；（3）政治独立，但须用日本人为顾问；（4）经济提携合作；（5）铁路共同经营管理；（6）允许日本人买土地、任意杂居。张景惠在协议上签了字，但声明须等所谓的“东北政权”成立后才能生效。
1931年11月19日，日军占领黑龙江省省城齐齐哈尔后，任命张景惠为伪黑龙江省主席。但张景惠鉴于黑龙江省人民高涨的抗日情绪，再加上马占山所部在海伦一带继续进行抗日活动，所以他迟迟不敢公开露出汉奸的真面目。从此以后的三个月，张景惠仍然以东省特区行政长官的名义接收张学良自北平发来的电报，然后再把军政情报密传给关东军和辽、吉两省伪政权。
关东军司令本庄繁为迅速解决黑龙江省的“独立”问题，派板垣到哈尔滨与张景惠等人密谋诱逼马占山投降的对策。
12月7日，板垣等人赴海伦面见马占山，直截了当地诱逼道：若贵主席（马占山被张景惠任命为黑龙江省代主席）变更抗日举动，停止一切军事行动，则日本考虑撤兵，并且划黑龙江省为自治特区，由贵主席治理。马占山当即回绝道：日本须先撤出在黑龙江省的军队，方可再言其他。如此往还几次，均遭马占山拒绝。
急不可待的关东军见逼迫马占山不成，就指使张景惠宣布“独立”。1932年1月1日，张景惠以东省特别行政区长官名义发表“独立宣言”，称：爰定于1月1日起，暂由景惠临时兼领黑龙江省最高政权……至本省一切政务，完全仿照奉、吉现行办法办理。其实就是脱离南京国民政府，由日本指挥一切。
1932年2月5日哈尔滨陷落，马占山为了保存实力，不得不采取“相机应付，缓敌进击”的态度，决定与日军言和。他叮嘱部下说：“现在与日军讲和，不过是为了缓和目前紧张局势的一种临时办法，借此争取时间，整理部队，为继续抗战做好准备，我们不可因此松懈下去。”
2月16日，马占山随张景惠到沈阳参加伪东北行政委员会第一次会议。翌日，关东军司令长官本庄繁任命马占山为伪黑龙江省省长。24日，马占山在齐齐哈尔致电伪省、市长，宣布正式就职。马占山原来幻想日本支持的东三省自治并不脱离中国政府，但他万万没有料到，日本正在以伪东北各省政权为基础，进行筹建伪满洲国的活动。所以马占山没有签署日方起草的“独立宣言”，并在不久后，向国联派出的李顿调查团揭露了日本关东军操纵东北各省建立伪政权和伪满洲国的阴谋。
在伪省政权筹建组织的同时，关东军为夺取和控制县级政权，还积极制造“地方自治”。1931年11月1日颁布了伪《地方自治指导部条例草案》，由“奉天省地方自治指导部”负责实施。到1932年2月，辽宁省全境就已有三十六个县建立了伪政权。
除此之外，关东军还拉拢蒙古呼伦贝尔盟王公、督统贵福及其儿子凌升参加所谓的“满蒙独立运动”。1931年底，呼盟宣布“独立自治”。
随着伪省政权的建立，伪满洲国的筹建活动也在关东军内部紧锣密鼓地进行着。