照理说，两江总督插手两广的事情，本是官场大忌，但难得的是，无论端方还是张人骏，对此并不在意。两位封疆大吏开始了频繁的电文来往，积极调动一切资源，查资料、找依据，并在1908年年底，共同要求南洋海军协助进行实地调查。1909年春节一过，南洋海军副将吴敬荣便率飞鹰舰远航东沙，确认了该岛已被日本人强占，并拍摄了照片作为证据。

张人骏随即将有关东沙岛的各种文献，包括英、法海军的相关海图，连同飞鹰号拍回的照片，急送北京外务部。在公文中，张人骏指出：日本人“私占有据，若不设法争回，则各国必援均沾之例，争思攘占，所关非细”，希望外务部“迅与日使交涉，饬将该国商民一律撤回，由我派员收管，另筹布置，一申主权”。

1909年初夏，飞鹰号协同一艘海关巡逻艇再度远航东沙取证，还顺道巡视了西沙群岛。张人骏在提交给北京的报告中，提出东沙、西沙“适当欧洲来华之要冲，为南洋第一重门户， 若任其荒而不治，非惟地利之弃，甚为可惜，亦非所以重领土而保海权也”。美国的《基督教箴言报》报道说，大清特遣舰队的“吴司令”（吴敬荣）建议朝廷向所有可居住的南海岛屿尽快移民。

《基督教箴言报》的报道同时也说，北京政府要求广东地方当局不要公布有关事件，以免刺激已经兴起的抵制日货行动。其实，并没有史料证明，大清中央政府在东沙问题上，有任何钳制舆论的计划。

东沙岛事件成为1909年庶民参政问政的焦点之一。此时的民意主流，依然是抵制日货。

一年前，那艘曾向东沙岛运送移民和军火的日本商船“二辰丸”号，因走私携带大量军火接济革命党，在澳门海面被大清海军成功拦截，当场缴获大量弹药，愤怒的中国水兵扯下了船上的日本国旗。但在日、葡两国巨大的外交压力下，当年3月19日，清政府被迫释放“二辰丸”号，并鸣礼炮21响向其“致歉”。粤商自治会当即宣布当日为“国耻日”，号召全国抵制日货，应者遍及全粤及上海、香港、南洋群岛等。最后，日本只能取消赔款要求，澳葡当局承诺从严管制军火走私，并与中国政府进行划界谈判。

“二辰丸”号事件刚刚平息，东沙岛又响起警报。广东绅商学各界在粤商自治会的统筹下，连续举行数千人的群众集会，上书主持中央工作的摄政王载沣，要求“切实保护我国渔业并该岛财产”，而即使政府放弃，也要“竭尽我国民之能力以挽救之”。

在最初的外交交涉中，日本政府坚持认为该岛是“无主荒岛”，但当张人骏提供了大量资料及人证、物证后，日本人不得不承认中国对于东沙岛的主权。随后，日本人提出要对西泽吉次已经建设好的基础设施进行补偿，中国方面则针锋相对地要求，日本商人必须向中国政府补缴偷漏的渔业和矿砂税。

此时，因日本方面强行改筑安奉铁路，中日两国在东北的关系开始紧张，东北和华北均掀起了抵制日货的新浪潮，日本人也只能在东沙问题上放手，以避免两线“作战”。

几番唇枪舌剑后，中日双方终于在1909年10月11日签订了东沙问题条约，明确东沙群岛为中国固有领土，日本人立即撤出；中国以广东毫银16万元收购岛上已建设施，同时，日本人补缴各项税款及损坏庙产等的赔偿合计广东毫银3万元。

在东沙岛事件中，清政府无论在尊重民意，还是在各部门协同配合方面，都表现得相当可圈可点。1909年，大清士兵开始武装镇守东沙岛等南海各岛。