南京大屠殺。
在上海遭到約4萬傷亡的日本軍隊，在同年12月13日侵佔南京，由於守將唐生智不久便棄城逃亡，所以南京城於4天后陷落。日軍以持續數月的南京大屠殺作爲摧殘中國民衆士氣的手段，由於戰爭前夕中國國民革命軍把所有逃生的方法都堵塞了，結果間接導致約三十萬無辜的中國人被日本軍隊殘暴地殺害（遠東國際軍事法庭統計爲26萬）。下令進行南京大屠殺的日軍上海派遣軍（後改稱華中派遣軍）司令官是鬆井石根，殺戮最嚴重的第九師團、第六師團、第十八師團等第六師團師團長是谷壽夫。
同年9月，日本爲奪取山西豐富的煤炭資源，派出10餘萬陸軍展開進攻。國民政府因應組織展開了太原會戰，由於當時中國的總部位於不遠的延安。根據9月的國共合作協議，奉命派出國民革命軍第十八集團軍115師協助第二戰區司令長官閻錫山進行防禦。
1937年底，南京陷落之後，***國民政府節節抵抗。但是因爲山東省主席韓復榘臨陣脫逃，致使黃河防線失守，山東大部失陷，交通要點僅剩魯南的滕縣、臺兒莊。於是，1938年1月14日，蔣介石將其槍斃。
1938年2月，日軍華北方面軍企圖南下和華中派遣軍會合。中國國民革命軍在以徐州爲中心的地區與日軍激戰，史稱徐州會戰。3月，第五戰區司令李宗仁令川軍王銘章所部防守滕縣，因無援兵，滕縣失守，王銘章師長自殺殉國。李宗仁隊以西北軍孫連仲第二十六路軍在徐州以北的臺兒莊與日軍反覆爭奪，以西北軍張自忠部五十九軍和龐炳勳軍團掩護臺兒莊的右翼臨沂戰場，以中央軍湯恩伯軍團卷擊臺兒莊日軍側背，最終取得臺兒莊戰役的勝利，以斃傷日軍一萬多人的戰果成爲***抗戰以來最大的勝利，日軍精銳第10師團遭到毀滅性打擊，精銳第5師團遭到重創。但是南北兩線日軍源源不斷增兵，這次勝利沒有扭轉徐州戰場的局勢。
黃河花園口決堤。
5月19日日軍佔領徐州，6月6日佔領河南省會開封。6月9日，蔣中正命令在花園口炸開黃河南岸大壩，史稱黃河花園口決堤。此舉雖然暫時阻擋了日軍南下，但是也造成了黃河下游的大規模水災，造成上百萬民衆直接死亡或間接因饑荒而死，造成不知情的當地民衆對國民黨的不滿。戰後蔣中正調撥了大量資金修復黃河大堤，史稱“黃河歸故”，即恢復故道。參與會戰的國民革命軍分路撤退，粉碎了日軍的合圍企圖，至此，徐州會戰結束。會戰後，有一部分****留在魯南蘇北敵後戰場，後蔣中正下令組建蘇魯戰區，以東北軍于學忠爲戰區司令。這部分****堅持到1943年，被日僞軍壓迫，與軍隊摩擦也告失利，被迫退出魯南蘇北。華北日軍除以主力進攻山東津浦線方向外，還以一部向河北平漢線追擊，宋哲元率部節節抵抗，最後退至黃河以北的豫北地區。
武漢會戰。
1938年8月至10月的武漢會戰是中日戰爭中規模最大的會戰，參戰日軍達30多萬人，中隊達110萬人，戰爭中日本損失8萬人，因病減員8萬人，由此喪失了戰略進攻的能力。國民革命軍大部脫離戰場，安全撤退，桂系軍隊留在大別山區敵後堅持遊擊。武漢會戰中，中隊最大的勝利是兵團司令薛嶽指揮的萬家嶺大捷，日軍第106師團遭到毀滅性打擊，陣亡4000人。10月21日，在大亞灣登陸的日軍佔領廣州，第七戰區司令餘漢謀部退至粵北地區。10月25日，湖北重鎮武漢三鎮相繼陷落。中國國民政府的作戰中心遷往重慶繼續抵抗。
日軍在佔領武漢和南方的廣州後，戰線拉長，無力作進一步大規模的戰略進攻，轉入休整。在會戰期間，以盧作孚爲首的民族企業家運送了大批軍隊及作戰物資到前線，並將武漢地區的大批工業裝備和人員轉移到四川，在敵機狂轟濫炸下的川江航線爲抗戰勝利立下了殊勳。此外，蘇聯航空志願隊參加了保衛武漢的空戰。武漢會戰迫使日軍大本營不得不重新調整對華戰略，改爲政治誘降爲主、軍事進攻爲輔的戰略，以求儘快結束所謂的“中國事變”。政治誘降的主要對手是國民黨總裁汪精衛（但1940年日本發現汪精衛政府在中國國內影響力甚小，且無法左右抗日力量最強的黃埔系軍隊，於是將蔣介石選定爲誘降對手，但終未成功）。在歷時4個多月的武漢會戰中，中隊傷亡40萬人，中民以巨大的犧牲迎來了戰爭的戰略相持階段。
戰略相持階段。
從1938年10月至1943年12月，是戰略相持階段。
隨着戰局的擴大，戰線的延長和長期戰爭的消耗，日軍的財力、物力、兵力嚴重不足，已無力再發動大規模的戰略進攻。敵後游擊戰爭的發展和抗日根據地的擴大，使日軍在其佔領區內只能控制主要交通線和一些大城市，廣大農村均控制在以八路軍、新四軍爲主的中隊手中。
在此階段，日本的侵華方針有了重大變化：逐漸將其主要兵力用於打擊在敵後戰場的八路軍和新四軍，而對國民黨政府則採取以政治誘降爲主的方針，敵後戰場逐漸成爲抗日戰爭的主要戰場。日本侵略軍集中了大部分兵力和幾乎全部僞軍，對中國領導的敵後抗日根據地進行了殘酷的“大掃蕩”。抗日根據地軍民開展了艱苦的鬥爭，堅決地進行反“掃蕩”、反“蠶食”鬥爭。
日本的作戰方針由最早的“三月亡華”，轉變爲1938年11月第二次近衛聲明的“東亞新秩序應由中日共同主導”、“共同防共”、“經濟提攜”等，並聲稱只要答應和解，就從華中、華南撤軍，華北在名義上屬於中國。日本僅用少量的資源即能引誘中國農工階層加入皇協軍的隊伍，創造出大量的僞軍，在經濟上也誘惑資本受損的中國資產階級，向他們開放日軍佔領區的實業投資。面對這些因素，中國國民政府中開始不斷出現“中日和解”的聲音。同年底，第三次近衛聲明發表，除了更爲溫和的語氣外，將建立“大東亞新秩序”的部分義務分擔給中國，透過德國駐華大使陶德曼的調停，藉以從側面誘導國民政府和談，並承諾和談成功後廢除在華不平等條約，歸還租界。
日本態度的轉變引起了包括歐美國家與中國的注意，其中歐美認爲三次近衛聲明的目標由中國轉向蘇聯，這樣的行動將有助於各國的利益，與慕尼黑協定類似，希望將日本的戰火燃燒到蘇聯的土地上，因而歐美各國開始向國民政府派遣遊說團進行勸說，希望蔣介石在各方利益沒有太大損失的情況下，與日本達成停戰協議。
在日本政府的誘降下，國民政府內親日派頭子汪精衛公開投降。主張與日本媾和的國民黨副總裁汪精衛1938年12月29日在越南發表“豔電”響應近衛聲明，提出與日本“恢復和平”。作爲當時中國的第二號人物，汪精衛在戰爭最爲緊張之時的這番言論，被視作公開的叛國投降，中國抗戰的士氣受到巨大打擊。1939年1月1日，中國國民黨召開臨時緊急會議，永遠開除汪精衛黨籍並撤銷其一切職務。之後發生“河內刺汪案”，蔣介石派出特務企圖暗殺汪精衛不果。這使得汪精衛徹底投向日本，並於5月在上海與日方開展秘密談判，年底秘密簽訂《日華新關係調整要綱》。1940年，汪精衛在日本的保護下來到南京，以“還都”的名義於3月30日成立“***國民政府”。
同時日本分別於1939年和1940年發動了掃蕩重慶外圍的隨棗會戰和棗宜會戰，希望國民政府能儘速投降。在這場危及戰時陪都重慶的戰役中，國民革命軍第33集團軍司令張自忠將軍殉國。1940年夏，蒙古族也展開了自發的抗日鬥爭。
1939年9月，納粹德隊向東歐的波蘭不宣而戰，引發法國、英國向德國宣戰，標誌着綏靖政策的破產，第二次世界大戰正式爆發。歐美列強放棄了將法西斯國家力量引向蘇聯的企圖，一反早先要求中日和談的態度，支持中國國民政府進行抗戰。但德隊進展超乎人們預料，法國1940年6月22日迅速向德國宣佈投降，隨後德國迅速組織力量對英國展開襲擊。世界各地的戰況均有利於法西斯。這一時期中國也出現了廣泛的悲觀傾向。在這種情況下，國共兩黨展開了不同形式的宣傳，鼓舞抗戰士氣。其中三次長沙會戰對日軍造成重大打擊，1941年薛嶽指揮的第三次長沙會戰殲滅日軍5萬多人。這一度改變了當時中國國內的抗戰士氣。一些不受國民政府指揮的民兵組織（如中國、蒙古抗日遊擊隊等）也開始逐步壯大。
敵後戰場開始大多爲國民黨的地方部隊所佔據。另外還有民間與等抗日團體，而敵後地區也成爲各抗日武裝的勢力範圍。隨着日本對敵後大規模掃蕩以及蔣介石“曲線救國”策略的影響，國民革命軍敵後控制區大大減少﹐日軍沒有足夠兵力長期守住這些地區。而八路軍、新四軍利用其靈活的游擊戰技巧生存下來，成爲插入敵後的一把尖刀，使敵軍不得安寧。