九一八事变，东北军中人称三个省只有两个明白人，就是藏式毅和黄显声。九一八事变前，藏曾多次苦苦警告张学良日军即将动手，并派黄专门跑到北平去见张报告危险，张时吸毒又患伤寒，到协和医院住院，显得思维精力都不充足。回复都是要求镇定，万一打起来不抵抗，等待“九国公约”的调停等等。。。藏自知无力回天，在九一八发生时悲愤地让东北军参谋长荣臻“赶快出去调兵遣将收复沈阳吧”，自己则以地方官守土有责留下办交涉不肯离去，后绝食未死，被日方拉入伪政府，未保晚节。

黄则另有主张，九一八事变前，八月底他已经通过当时的警务督察长熊飞弄到日军情报，知道事变即将发生（这也是黄到北平见张学良的直接原因），黄不肯坐以待毙，回沈阳后当即下令各县警察队公安队扩充成12个总队，并发放枪支弹药。这个举动意味深长，这批枪支成了后东北各路义勇军中的主要武器来源之一。后来的东北抗日义勇军中，原东北的警察人员占了相当高的比例，而且多位著名的义勇军指挥官，比如邓铁梅，王凤阁，高玉山等都是原东北警察出身。

而黄对沈阳的警察也进行了充分的部署，将2，000名警察组织起来，编成一个总队并发枪，自己从9月初即昼夜不离办公室，随时准备应变。所以九一八事变刚刚发生，他率领的警察总队（相当于武警，不包括治安警和交通警）已经离开机关，投入抗击。

后来的救国会执委朱焕阶9月19日晨曾赶到警务处打探消息，却见铁门紧闭，有几只麻雀啄食。向周围人打听，前一天夜里有人看到，黄部警察的动作极快，第一声炮弹的爆炸声刚刚响过就开始行动，离开机关，显然是早有部署。

当时沈阳主要兵力包括王以哲的第七旅，总部卫队，张学良的卫队营，讲武堂学兵和黄显声的警察部队。事变爆发的时候，王以哲和两个团长都不在部队（王第二天下午才便衣出城，在郊外与部队汇合），第七旅苦苦等待命令，最后等来的却是--不许抵抗，任其占领营房缴械。该部靠下级军官自发组织才勉强突出重围，损失惨重。卫队的负责人是荣臻的儿子荣子恒，因为形势紧张，当天被派率部到野外进行为期八天的拉练，所以没有加入战斗。（谁能说王，荣不是明白人呢？还有当时因为各种事情不能到任的吉林省主席张作相，黑龙江省主席万福麟，学生们听到枪声怎么也找不到的讲武堂负责人周濂中将，哪个，不是明白人？中国人里面明白人有时候不是太少，是太多阿）；张学良卫队营营长谭海仓促中把张府各房门上锁，武器埋在院里，只带着钥匙逃回北平，张学良啼笑皆非，大骂“不是人，什么东西！”。因为张一向叫谭海“叔叔”，这一次显然是气极了。

各部只有黄显声部和讲武堂学兵（五连连长张占元阵亡）主动进行了抵抗。黄显声指挥警察在二经街一带依靠简单的街垒与日军对战多时，最终，在日军坦克的攻击面前，只有轻武器的警察伤亡太重，被迫撤离。黄在撤退时嘱咐警察和公安队官兵尽量携带武器弹药撤退，连夜经过新民向锦州集中待命。但由于准备充分，沈阳警察部队撤退到锦州是动作最快，损失最小的。

黄显声到达锦州后，成为1931年秋冬实际的前敌总指挥。当时东北边防军公署和辽宁省政府公署都搬到锦州重建，但张学良和张作相都未到锦州，军政事务由黄显声代拆代行。他立即联系驻防义县的12旅旅长张廷枢向大凌河布防，取得稳定阵线。

当时，东北军参谋长荣臻也到锦州办公，援军也陆续到达。荣是个旧式军人，有鸦片瘾，又知道张学良信任黄显声。故此事务皆付黄显声。后国联有员来调查，与荣臻交谈时发现他未及收拾的烟具，于是对翻译说:“这样的将军怎么能抵抗日本军队呢？”又问荣九一八时为何不抵抗。荣回答没有上级命令。国联的人走后，荣臻悔恨交加，当即砸毁烟具，向张学良发出一封急电，要求带一个旅到前线和日军拼命。12月后荣在军事指挥上逐渐发挥正常作用。

日军土肥原则与汪精卫曾称为“智勇仁”的大汉奸凌印青（海城人，早期国民党人，与杨宇霆交厚）勾结，派出高级特务仓岗繁等十人到辽西和凌汇合，在盘山组建伪军“东北民众自治军”。

黄显声针锋相对，他利用该伪军第一师第一旅旅长单廷秀是熊飞的学生的关系，通过单策反该军第一师师长项青山，第二师师长张海天。10月27日，两人率军起义，东北军19旅派兵参战，凌及仓岗皆被击毙。

黄显声在锦州前线担任义勇军总司令时全身像