10月12日，國共兩黨達成協議，將南方8省14個地區的紅軍和紅軍遊擊隊，改編為國民革命軍陸軍新編第四軍簡稱新四軍），葉挺任軍長，項英任副軍長。
10月13日，日軍對忻口守軍防禦陣地展開全線攻擊，忻口戰役爆發。
中國守軍頑強抵抗，陣地失而複得，得而複失，戰鬥異常激烈。
連日鏖戰中，中國軍隊給日軍以很大的殺傷，自身也遭受重大傷亡。
郝夢齡、薑玉貞等將領在激戰中壯烈殉國。
忻口口戰役中，八路軍第115師和第120師各部在敵人側翼和後方頻頻出擊，使日軍側背受到嚴重威脅，不能及時得到糧食和彈藥的補給。
第129師先後進行七亙村、廣陽、黃崖底等戰鬥，取得勝利。
這些戰鬥直接配合了國民黨友軍的作戰。
1937年11月20日，中國國民革命軍在傷亡25萬人之後，被迫撤退，上海自此淪陷。
同一天，中華民國政府立即宣布將首都和所有政府機構由南京遷往陪都重慶，而軍事作戰中心則是先遷往武漢直到武漢會戰後再遷往陪都重慶。
淞滬會戰失利後，日本華中方麵軍開始進攻中華民國首都南京，南京保衛戰打響。
1937年底，首都南京陷落之後，中華民國國民政府節節抵抗。
但是因為山東省主席韓複榘臨陣脫逃，致使黃河防線失守，山東大部失陷，後來蔣介石將其槍斃。
1937年12月13日，日本軍隊侵占南京後，發生了震驚中外的南京大屠殺。
作為摧殘中國民眾士氣的手段，約三十萬無辜的中國人被日本軍隊殘暴地殺害。
下令進行屠殺的司令官是鬆井石根。
1938年2月，日軍華北方麵軍企圖南下和華中派遣軍會合。
中國國民革命軍在以徐州為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，王銘章師長不幸身中數彈，當場犧牲，壯烈殉國。
李宗仁隊以西北軍孫連仲第二十六路軍在徐州以北的台兒莊與日軍反複爭奪。
以斃傷日軍一萬多人的戰果成為中華民國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。
1938年5月19日，日軍占領徐州。
6月6日占領河南省會開封。
6月9日，蔣介石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遊的大規模水災，80餘萬人慘遭溺死，千百萬人流離失所，並形成連年災荒的黃泛區。
1938年豫東淪陷後，中國共產黨領導豫東人民建立水東抗日根據地，進行民族革命戰爭。