10月12日，国共两党达成协议，将南方8省14个地区的红军和红军游击队，改编为国民革命军陆军新编第四军（简称新四军），叶挺任军长，项英任副军长。
10月13日，日军对忻口守军防御阵地展开全线攻击，忻口战役爆发。
中国守军顽强抵抗，阵地失而复得，得而复失，战斗异常激烈。
连日鏖战中，中国军队给日军以很大的杀伤，自身也遭受重大伤亡。
郝梦龄、姜玉贞等将领在激战中壮烈殉国。
忻口口战役中，八路军第115师和第120师各部在敌人侧翼和后方频频出击，使日军侧背受到严重威胁，不能及时得到粮食和弹药的补给。
第129师先后进行七亘村、广阳、黄崖底等战斗，取得胜利。
这些战斗直接配合了国民党友军的作战。
1937年11月20日，中国国民革命军在伤亡25万人之后，被迫撤退，上海自此沦陷。
同一天，中华民国政府立即宣布将首都和所有政府机构由南京迁往陪都重庆，而军事作战中心则是先迁往武汉直到武汉会战后再迁往陪都重庆。
淞沪会战失利后，日本华中方面军开始进攻中华民国首都南京，南京保卫战打响。
1937年底，首都南京陷落之后，中华民国国民政府节节抵抗。
但是因为山东省主席韩复榘临阵脱逃，致使黄河防线失守，山东大部失陷，后来蒋介石将其枪毙。
1937年12月13日，日本军队侵占南京后，发生了震惊中外的南京大屠杀。
作为摧残中国民众士气的手段，约三十万无辜的中国人被日本军队残暴地杀害。
下令进行屠杀的司令官是松井石根。
1938年2月，日军华北方面军企图南下和华中派遣军会合。
中国国民革命军在以徐州为中心的地区与日军激战，史称徐州会战。
3月，第五战区司令李宗仁令川军王铭章所部防守滕县，因无援兵，滕县失守，王铭章师长不幸身中数弹，当场牺牲，壮烈殉国。
李宗仁队以西北军孙连仲第二十六路军在徐州以北的台儿庄与日军反复争夺。
以毙伤日军一万多人的战果成为中华民国抗战以来最大的胜利。
日军精锐第10师团遭到毁灭性打击，精锐第5师团遭到重创。
但是南北两线日军源源不断增兵，这次胜利没有扭转徐州战场的局势。
1938年5月19日，日军占领徐州。
6月6日占领河南省会开封。
6月9日，蒋介石命令在花园口炸开黄河南岸大坝，史称黄河花园口决堤。
此举虽然暂时阻挡了日军南下，但是也造成了黄河下游的大规模水灾，80余万人惨遭溺死，千百万人流离失所，并形成连年灾荒的黄泛区。
1938年豫东沦陷后，中国共产党领导豫东人民建立水东抗日根据地，进行民族革命战争。
1938年6月至10月的武汉会战是抗日战争战略防御阶段规模最大、时间最长、歼敌最多的一次战役。
参战日军达35万余人，中国军队达110万人，战争中日本付出了伤亡达15万人（一说20多万 ）代价，由此丧失了战略进攻的能力。
兵团司令薛岳指挥的万家岭大捷，毙敌3000余人。
10月21日，在大亚湾登陆的日军占领广州，第七战区司令余汉谋部退至粤北地区。
10月27日，武汉三镇完全沦陷。
中国国民政府的作战中心迁往重庆继续抵抗。
苏联空军志愿队参加了保卫武汉的空战。
在历时4个多月的武汉会战中，中国军队伤亡40万人，中国军民以巨大的牺牲迎来了战争的战略相持阶段。
1938年10月下旬广州、武汉失守以后，全国抗日战争进入战略相持阶段。
日本鉴于战线过长、兵力不足，被迫调整侵华政策，逐渐将其主要兵力用于打击在敌后战场的八路军和新四军，而对国民党政府则采取以政治诱降为主的方针。
敌后战场逐渐成为抗日战争的主要战场，承担起领导中国人民单独打败日本的责任。
1938年12月29日，在日本政府的诱降下，国民政府内亲日派头子汪精卫公开投降，在越南发表“艳电”响应近卫声明，提出与日本“恢复和平”。
作为当时中国的第二号人物，汪精卫在战争最为紧张之时的这番言论，被视作公开的叛国投降，中国抗战的士气受到巨大打击。
1939年1月1日，国民党中央通过了永远开除汪精卫党籍、撤销其一切职务的决议。
1月24日，中共中央致电国民党，表示拥护对汪精卫的制裁，要求进一步加强国共两党以及各抗日党派和全国人民的团结，以粉碎日本正在加强的分化中国内部的阴谋。
1939年5月31日，汪精卫与日本商定了建立伪中央政府的有关问题。
1939年10月25日—12月8日，日军集中2万余兵力对晋察冀边区进行冬季进攻。
边区军民奋起反击，共作战108次，毙伤敌军4000余人，击毙了日军中将旅团长“名将之花”阿部规秀，取得反“扫荡”的胜利。
同年9月，纳粹德国军队向波兰不宣而战，引发法国、英国向德国宣战，标志着绥靖政策的破产，第二次世界大战正式爆发。
因法西斯国家进攻迅速，中国出现了广泛的悲观倾向。
在这种情况下，国共两党展开了不同形式的宣传，鼓舞抗战士气。
日本分别于1939年和1940年发动了扫荡重庆外围的随枣会战和枣宜会战，希望国民政府能尽速投降。
在这场危及战时陪都重庆的战役中，国民革命军第33集团军司令张自忠将军殉国。
1940年3月30日，国民党副总裁汪精卫在日本的保护下来到南京，以“还都”的名义成立汪伪国民政府。
三次长沙会战对日军造成重大打击，尤其是薛岳指挥的第三次长沙会战歼灭日军5万多人。
这一度改变了当时国内的抗战士气。