Haliç Konferansı'ndaki görüşmelerden sonuç alınmayınca, mesele Milletler Cemiyeti'ne götürüldü. İngiliz Hükümeti Milletler Cemiyeti'ne müracaat ederek, Musul meselesinin gündeme alınmasını istedi. Türkiye, adı geçen teşkilata henüz üye olmadığı için, kuruluş tüzüğünün 11. maddesi gereğince, üye olmayan devletlerin, kendilerini ilgilendiren görüşmelere delege gönderme hakkı vardı. Bu maddeye dayanarak, cemiyet 19 Ağustos 1924 tarihinde bildirdiği yazı ile Türk Hükûmetinden cevap istedi. 3 Eylül 1924'te toplanan Bakanlar Kurulu, Milletler Cemiyeti'nde Türkiye'yi temsil edecek heyeti seçti. Meclis Başkanı olan Fethi (Okyar) Bey'in başkanlığında seçilen bu heyet, hazırlıklarını tamamladıktan sonra, 10 Eylül'de Cenevre'ye hareket etti. Fethi Bey, hareketinden önce Tanin gazetesinin muhabirine verdiği beyanatta, özet olarak şunları söyledi: "Türkiye, Cenevre'de Musul vilayetinin Milli sınırlarımıza dahil edilmesini isteyecektir. İngiltere de bu toprakları istemektedir. İngiltere, tezini savunmak için Lozan'da ve Haliç Konferansı'nda fetih hakkından bahsetmiştir. Bu iddia hiçbir biçimde kabul edilemez. Çünkü mütareke esnasında İngiliz kuvvetleri Musul vilayetini işgal etmemişti. İngiltere, Musul vilayetinde Türklerin zayıf bir azınlık oluşturduklarını göstermeye çalışmaktadır. İngiliz subayları tarafından düzenlenen istatistikler, Türklerin sayısını birkaç bin kişi olarak göstermektedir. İngiltere Hükûmeti, Musul vilayeti halkının Irak krallığına katılmayı arzu ettiğini iddia etmektedir. Güya anlaşmazlık konusu olan toprakta yaşayan halk Emir Faysal'ı kral seçmek suretiyle bu arzusunu göstermiştir. Halbuki Süleymaniye Sancağı bu amaçla toplanan oylara katılmadığı gibi, Kerkük Sancağı halkı da Faysal'ı hükümdar tanımayı kesin biçimde reddetmiştir. Lord Curzon, Lozan'da Percy Cox İstanbul'da, Musul vilayeti halkının Irak ile birleşmeyi arzu ettiklerini gösterdikleri halde, her ikisi de oylara başvurma meselesini kabul etmemişlerdir. Şu halde halkın Irak'a katılmayı arzu ettikleri iddiası nasıl kabul edilebilir?Cenevre'ye büyük bir güvenle gidiyoruz. Davamız açıktır. Biz halkın oylarına müracaat edilmesini istiyoruz. Halkın oylarını kabul etmeye hazırız. Teklifimizin büyük bir tarafsızlıkla tedkik edileceğine ve Milletler Cemiyeti meclisinin kararının, meclisin yalnız adalet fikrinden hareket ettiğini dünyaya göstereceğine inanıyoruz.

İngiltere ile Türkiye, Milletler Cemiyeti'ne birer muhtıra vererek, kendi görüşlerini açıkladılar. Türkiye, Musul vilayetinde bir halk oylaması yapılmasının, adil bir yol olacağını savundu. İngiltere de, meclisin görevinin Musul'u Irak'a bağlayan bir sınır çizilmesi olduğunu ileri sürdü. Milletler Cemiyeti meclisinin, Musul meselesinin görüşülmesini ele aldığı ilk oturum 24 Eylül 1924 tarihinde gerçekleşti. İlk konuşmayı, aynı zamanda Adalet Bakanı olan İngiliz Temsilcisi Lord Parmoor yaparak, özetle şunları söyledi: "Musul, uzun zamandır Irak'ın bir parçasıdır. Burada Musul'un kaderi, artık söz konusu olamaz, bu halledilmiştir. Şimdi bunun sınırını çizmek gerekir. Türk Temsilci Heyeti bu sınır meselesinin çözümü için halkoyuna baş vurulmasından söz ediyor. Sınır meselesi hiçbir zaman halkoyu yoklaması ile halledilemez. Bu askerî bir meseledir. Fakat daha önce söylediğim gibi, ilk olarak anlaşmazlığın sebebi hakkında bir karar alınmalıdır. Bunun için de şunu öneriyorum. Tarafsızlardan kurulu bir komisyon oluşturulsun ve meseleyi görüşerek, bu konuda bir karar alınsın.

Söz alan Fethi Bey, Lord Parmoor'ın konuşmasında değindiği ana noktalara cevap verme hakkını koruduğunu bildirdikten sonra, Türk görüşünü açıkladı. Fethi Bey, Musul meselesi üzerinde Türkiye ile İngiltere arasındaki anlaşmazlığın sebebini belirterek, Musul vilayetinin kaderinin söz konusu olduğunu ifade ettikten sonra "eğer ortada Musul vilayetinin kaderi sözkonusu değilse, bizi Milletler Cemiyeti Meclisi'ne sevkeden Lozan Konferansı'ndan beri devam eden anlaşmazlık nedir?" diye sordu. Anlaşmazlığın giderilmesi için, İngiltere'nin önerdiği gibi Musul'a gönderilecek bir komisyonun halkın duygularını iyice anlama imkanı bulamayacağını, en iyi çarenin plebisit olduğunu açıkladı. Bunun birçok yerde ortaya çıkan anlaşmazlıkların giderilmesinde de, uygulanan bir yöntem olduğunu hatırlattı. Fethi Bey, Musul'un Türkiye'ye aid olduğunu ispatlayan etnik, tarihî, siyasî ve stratejik delilleri birer birer açıkladıktan sonra konuşmasını tamamladı. İngiliz temsilci Lord Parmoor, ilk konuşmasında dile getirdiği görüşlerini tekrarladı.

Bunun üzerine söz alan Fethi Bey, anlaşmazlığın sınır meselesi olarak ifade edilmesiyle esastan ayrılmağa imkan olmadığını belirterek, şöyle dedi: "Musul meselesi, sınır meselesidir.Sınır meselesi de Musul meselesi'dir." Mesele şudur: Sınır Musul'un kuzeyinden mi, güneyinden mi çekilecektir?"39 Bu konuşmadan sonra oturuma son verildi. Milletler Cemiyeti meclisi 27 Eylül 1924 tarihinde toplanarak Musul meselesini görüşmeye devam etti. Bu oturumda raportör Mösyö Branting İngiltere ve Türkiye'den Milletler Cemiyeti meclisinin kararının taraflarca kabul görüp görmeyeceği konusunda açıklık getirmelerini istedi. Gerçi İngiltere, Lozan görüşmelerinde Milletler Cemiyeti meclisinin kararını peşinen kabul edeceğini açıklamış, ancak Türkiye bu konuda görüş ve kararını bildirmediği için, bu hususta Türkiye'den görüşünün bildirilmesi istendi. Fethi Bey, meseleyi İngiliz temsilcisinin anladığı mânâda düşünmediğini, Türkiye için Milletler Cemiyeti hakemliğine başvurmanın, Musul üzerindeki egemenlik hakkından feragat anlamına gelemeyeceğini, ancak başvurulacak plebisitin sonuçlarını kabule hazır olduğunu söyledi.

Milletler Cemiyeti meclisi, 30 Eylül 1924 tarihli oturumunda Musul meselesini inceleyerek, gerekli bilgileri ve uygun önerileri meclise sunacak, üç kişilik bir komisyonun kurulmasına karar verdi. Komisyon, gerektiği takdirde, yerinden inceleme ve soruşturma yapabilecektir. İki hükûmet tarafından komisyona yardımcı olmak ve danışmanlık yapmak üzere üyeler atanacaktır. Komisyona seçilecek üç üyenin de tarafsız olmasına dikkat edilecektir. Meclisin Musul meselesini incelemek üzere oluşturduğu üç kişilik komisyon üyeleri şunlardı:

Kont Teleki (Macaristan, Eski Başbakanı)

Af Wirsen (İsviçre'nin Bükreş Büyükelçisi)

A. Paulis (Belçika Emekli Albayı)

Komisyon 13 Kasım 1924 tarihinde Cenevre'de toplanarak, çalışma tarzını tesbit etti ve taraflara sunulacak bir soru listesi düzenledi. Önce Londra'da İngiliz resmî makamlarını ziyaret ederek görüşlerini aldıktan sonra, 4 Ocak 1924'te Ankara'da gerekli temaslarda bulundu. Bu sırada Konya'da bulunan Mustafa Kemal Paşa'yı ziyarete giden komisyona, Türkiye adına ordu eski müfettişi Cevad Paşa eşlik ediyordu. Cevad Paşa'ya, yardımcı olmak üzere uzmanlar da verilmişti.16 Ocak 1925 tarihinde Bağdat'a ulaşan komisyon, Yüksek Komiser Sir Henry Dobs ile görüştü. Kral Faysal da komisyona, Musul vilayetinin Irak'a verilmesini isteyen, hükûmetinin Irak'ta yapmış olduğu hizmetlerden söz eden ve adeta İngiltere'nin ağzı ile yazılmış bir muhtıra sundu. Komisyon, daha ilk günden hem İngilizler, hem de Irak makamları tarafından çeşitli baskılarla karşılaştı. Bu baskıları komisyon, Milletler Cemiyetine sunduğu raporda dile getirmiştir.

Bu baskılar arasında bir örneği burada belirtmek yararlı olacaktır. Bağdat'ta İngiliz Yüksek komiseri Sir Henry Dobs'ın da hazır bulunduğu bir toplantıda Yüksek Komiser, Türk uzmanları arasında bulunan Nazım Bey ile Fettah Bey'i, Irak uyruklu oldukları ve fakat Irak Hükûmetine düşman iki kişi kabul edildikleri için salondan çıkarılmalarını, hatta daha da ileri giderek tutuklanmalarını istemiştir. Ancak buna gerek görmeyen komisyon, iki uzmanın Musul'lu olduklarını, sınır meselesi çözülmeden Irak uyruklu sayılmayacaklarını hatırlatarak, bu isteği reddetmiştir. Buna rağmen, Cevad Paşa'nın yardımcıları ile yaverinin bir ordugâha kapatıldıkları ve göz altına alındıkları gözlenmiştir. Bu durumu komisyona bildiren Cevad Paşa'nın isteği üzerine komisyon üyeleri olay yerine giderek, Türk Heyetinin Bağdat'ın birkaç kilometre dışında ve tel örgülerle çevrili askerî barakalara yerleştirilmiş olduğunu görmüş, bu çirkin olaydan dolayı Yüksek Komiserin dikkatini çekmiştir.

Aslında İngilizlerin aldıkları bütün önlemlere rağmen ve Irak makamlarının yaptığı pekçok baskıya rağmen halk, Türk Heyetine karşı sevgi gösterilerinde bulunuyor ve Türk yönetimine bağlılığını ifade etmekten geri kalmıyordu. Komisyon 27 Ocak 1925'te Musul'a gelince, Musul halkının çoşkun gösterileri karşısında hayretler içinde kaldı. Türkiye lehine yapılan nümayişler, yer yer büyük gösterilere dönüşmüştü. Komisyonun geldiği Musul'da meydana gelen bir olayı, Kont Teleki komisyon raporunde şöyle anlatmıştır: "Komisyonun Musul'a vardığı gün olan 27 Ocak'ta mösyö Roddolo ve mösyö Şarrar eşliğinde, şehirde gezmek istedim. Evimizden çıkarken, üniformasını giymiş olan Cevad Paşa bana eşlik etmeyi teklif etti. Bu üniformanın halk üzerinde yapacağı tesiri görmek istediğimden, Paşa'nın bu teklifini kabul ettim. Sokağa çıkmış ve polis memuru bizi takip etmeğe başlamıştı ki, otuz kadar kişi Paşa'nın etrafını alarak ellerini öptüler ve bir yandan "yaşasın Türkiye" sesleri yükselmeye başladı. Arkamızdan kalabalık arttı, ikiyüz kadar olmuşlardı ve bağrışmalar da çoğalıyordu.

Kışla önünden geçerken birkaç polis memuru müdahale ederek, halkı dağıtmaya çalıştı. Çarşının önüne geldiğimizde, biri İngiliz olan üç polis çarşı önünde bulunanların da katılması ile, daha da çoğaldı. Paşa, yeniden alkışlara ve sevgi gösterilerine hedef oldu. Kalabalık, çeşitli unsurlardan oluşmuş gibiydi. Bir bölümü temiz giyinmişti. Bir bölümü de içlerine çocukların da karıştığı dilencilere benziyordu. Polis memurları halkı dağıtmak için yeniden gayret göstermeye başladılar. Halk da bunların emrine uyar gibi oldu. Tam o sırada arkamızda iki polis memurunun bastonla işe müdahale ettiklerini ve bunlardan birinin çarşıdaki dükkanlardan birine sığınan orta yaşlı bir adama saldırarak, dövdüğünü gözümüzle gördük. Şiddetle müdahale etmek istiyordum. Bir subay çağırttım ve kendisine dedim ki: Milletler Cemiyeti üyelerinden birinin önünde adam dövmekten sizi menederim."

Bu olaydan sonra, Türkiye lehinde gösteri yapanlar tutuklandı. Bu arada Komisyon Heyeti de sıkı gözetim altına alındı. Komisyonda görevli üyeler ve kâtiplerin gidiş gelişleri ve temas kurdukları kişiler, polis tarafından kontrol edilmeye başlandı. Bu şartlar altında komisyon, tahkikat yapılmasının imkansız olduğu kanaatine vardı ve bunu Türk ve İngiliz yardımcı üyelerine bildirdi. Bütün bunlardan sonra komisyon nihayet çalışmalarına başlayabildi. Komisyonun yürüttüğü çalışmalar sırasında, halk kesiminden ve önemli sayılan kişiler dinlendi; görüşleri alındı. Komisyon, Musul, Erbil ve Kerkük gibi önemli merkezlerde topluca tahkikat yapıyor; Sincar, Telâfer, Akra, Altunköprü, Kifrî gibi merkezlerin çevresindeki yerleşim bölgelerine de, tali komisyonlar gönderiyordu. Önce Süleymaniye, oradan Kerkük'e, Altunköprü ve Erbil'e, daha sonra Musul'a, oradan da Zaho ve Duhok'a giden Komisyon üyeleri, tahkikatı iki tarafın verdikleri isimler üzerine davet edilen kişileri dinleyerek yürütüyordu. Komisyon yerine göre, iki tarafın listesine kayıtlı olanlardan birer grup halinde kabul ettiklerine, yerine göre tek tek gördükleri kişilere, önce kimliklerini tesbit ettirerek sorular yöneltiyorlardı.

Komisyon üyeleri daha sonra "Biz ne İngiliz ne de Türk, hiç kimseden korkmadan, gönlümüzün arzusunu kulaklarımıza söyleyeceksiniz: Türkiye'yi mi istersiniz, Irak'ı mı?" diye soruyorlar ve kendilerini teker teker, gizli olarak cevap vermeye davet ediyorlardı. Cevap verenlerin çoğu "Türk" diyordu. Hatta bazıları gizlemeye gerek görmeyerek, "İsterlerse beni öldürsünler, uşakların tebaası olamam, Türkiye'yi istiyorum" diyordu. İçlerinden bir kısmı ise, üyelerin kulaklarına eğilerek "Türkiye'yi isterim, fakat şimdi kapıdan çıkarken yaşasın Irak, diye bağırırım, siz bana bakmayın" demekte idi. Bazen gruplar halinde "Türkiye'yi isteriz" diyenler olduğu gibi, yetmiş seksen köyün birden "Türkiye" dedikleri için komisyon üyelerinin soru sormaya gerek görmedikleri de gözleniyordu. Komisyon üyelerinin vardığı Selahiye (Eski Kifrî)'de halk, sorulara gizli değil, alenî cevap veriyordu. Komisyonu, minarelerden yükselen salâ sesleri ile karşılayan halk, Türkiye'yi istediklerini, semâvî sesler ve dualarla dile getiriyorlardı. Tarihî bir Türk beldesi olan Kifrî'de "Türkiye'yi isteriz" sesleri, komisyona İngilizler tarafından adları liste halinde verilen kişilerden de yükseliyordu.