19日夜里一时（即20日凌晨三时），蒋介石到造币厂开始行动，命令陈肇英、王柏龄执行逮捕李之龙的任务；刘峙执行扣押第二师各级党代表的任务；第二师第五团占领海军局，并解除海军局的武装；陈策、欧阳格执行占领中山舰并解除中山舰武装的任务，吴铁城所部监视汪精卫、季山加及苏联代表团与全市着名共产党员的住宅和共产党的机关。他们预定，只要任何方面的共产党一开枪反抗，他们就动用第二师，新编第一师（吴铁城兼师长）及公安部队来一次大屠杀。
事变发生之后，帝国主义者异口同声一致欢呼，恭贺，大肆宣扬。香港总督金文泰，在西商会议上喜气洋洋地说：“报告诸位一个好消息，就是20日广州政治已上轨道了。”与会者纷纷喝彩狂欢，高呼万岁。帝国主义在中国的宣传工具--香港、上海、天津等处的英文、中文各报，都以显着的地位、醒目的标题登载这个事变，并以各种方式连续编选各色各样的有利于蒋介石的消息，给蒋介石以表扬和鼓励。美国联合通讯社更以喜悦的心情庆祝3月20日事变的发生，说：‘“蒋介石借伍朝枢等名人力助，在广州变製成功。”东方通讯社以称讚的口气在香港报导说：“二十日对于共产党之非常手段，乃蒋介石部下孙文主义学会派拥蒋氏而施行者。”
中国共产党怎么对待这次事变呢？当时毛泽东、周恩来等主张予以反击，以革命的“三·二O”来对付反革命的“三·二0”。当时进行反击是完全有条件的：第一，革命的力量很强，第二，国民党内部和国民革命军中，有很多人反对蒋介石製造这次事变。国民党军队中的一些高级将领都很不满意蒋介石的作法，正如周恩来回忆说：“当时谭延间、程潜、李济深等都对蒋介石不满意，朱培德、李福林有些动摇，但各军都想同蒋介石对干一下。”第三，蒋介石也非常害怕共产党人对他进行反击。在事变发生之后，蒋介石发表一连串讲话，反覆进行解释。3月22日蒋介石对黄埔军校第四期学生发表训话说：“前星期发生一件事，我想大家都想要赶紧明白的，便是中山舰无故移动的事。该舰刚才修整好，忽然开到黄埔来。当19日正午海军局代理局长李之龙打电话给我说中山舰可否开回广州。当时我并不知道中山舰已经开来了黄埔，我就问他，是谁的命令开去的。他回答的话，是很含糊的，答不出所以然。我当时就很奇怪，我就说你要开回来，就开回来好了。后来我研究中山舰为什么开来黄埔？究竟有什么作用。我当事出之后来问他，竟和昨日的话完全不同。他又说是教育长的命令，又说是校长的命令。我要他把命令拿来看，他说是电话。后来中山舰当夜开回省城，通宵不息火，戒备甚严，我料他必有不法的行动，所以即时派了兵登舰监视。这件事，是否是不利于我们黄埔。或不利于政府。本党现在还没有调查清楚。但社会上一般不明了的人，有很多的猜测、很多的谣言，弄得满城风雨。李之龙他自家说是个共产党的党员。他是本校第一期的学生。但是这回事情，现在尚未审问明白，即使他真正有罪，也只是他一个人的问题，不能牵涉到团体的身上。……李之龙这种行为，如对于本校和本校长有不利，或者是有什么阴谋的话，我倒以为不是本校的悲观，并且是一件很可能乐观的事情。因为我教育学生的方计，是要他们来监督我的，并且是要他们来干革命的。如果学生之中，有了要来革我命的学生了月p我的教育方针可以说是达到了；并且我本人自己也可以藉此来反省，我果有违反三民主义的地方没有？我是否已立在被革命的地位没有？这些事，都是于校长革命事业上是有很大的益处的。所以我对于此案只有乐观。”
25日，蒋介石又给军事委员会送上了《为处置中山舰事件自请处分呈》说：“惟此事起于仓卒，处置非常，事前未及报告，专擅之罪，诚不敢辞。但深夜之际，稍纵即逝，临机处决，实非得已。应自请从严处分，以示惩戒，而肃纪律。”26日，蒋介石又就关于中山舰案答中央通讯社记者问。蒋介石回答了四个问题：第一个问题是“日前3月20日省中戒严之事缘何时起？”蒋介石说：“在3月19日夜中，余得有中山舰异动报告。因其犯有重大嫌疑，又事起仓狡，不及报明政府，当由余以非常处置，捕获嫌疑犯数人，嗣经查究，其中无嫌疑者一律释放。余现因办理此事先未得政府命令，近于专擅，已呈请政府严予议处。至于种种谣言，纯系帝国主义走狗及奸人所造，乘机煽动，以遂其倾覆政府、分裂革命势力之阴谋。”第二个问题是“当日举动是否牵及省港罢工委员会？”蒋说：“政府对于罢工抵制帝国主义，始终处于赞助地位。余更为拥护罢工政策最力、反对帝国主义最烈之一人，当然绝无摧残罢工，破坏工人运动之理。不过当日因追究中山舰行动，适扎军于罢工委员会门前，致碍及会中人员交通，一切谣言遂由此起。……余甚望工友要心勿为所动，军民一致，最后之胜利终属吾人。”第三个问题是“东山之警戒情形又为何？”蒋说：“东山适亦在警戒区域，乃因部下误会，致有妨俄顾问出人，此亦余所深致不安者。”第四个问题：“外人有因此疑及联俄政策有变更者，果何如？蒋说：“苏俄已成为世界革命之中心，