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日侵占南京，由於守將唐生智不久便棄城逃亡，所以南京城於4天後陷落。日軍以持續數月的南京大屠殺作為摧殘中國民眾士氣的手段，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為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穀壽夫。
同年9月，日本為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，由於當時中國共產黨的總部位於不遠的延安。根據9月的國共合作協議，共產黨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，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，交通要點僅剩魯南的滕縣、台兒莊。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台兒莊與日軍反複爭奪，以西北軍張自忠部五十九軍和龐炳勳軍團掩護台兒莊的右翼臨沂戰場，以中央軍湯恩伯軍團卷擊台兒莊日軍側背，最終取得台兒莊戰役的勝利，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。
黃河花園口決堤。
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遊的大規模水災，造成上百萬民眾直接死亡或間接因饑荒而死，造成不知情的當地民眾對國民黨的不滿。戰後蔣中正調撥了大量資金修複黃河大堤，史稱“黃河歸故”，即恢複故道。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，以東北軍於學忠為戰區司令。這部分****堅持到1943年，被日偽軍壓迫，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，中國軍隊達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，桂係軍隊留在大別山區敵後堅持遊擊。武漢會戰中，中國軍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占領廣州，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。
日軍在占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，以盧作孚為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為抗戰勝利立下了殊勳。此外，蘇聯航空誌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，改為政治誘降為主、軍事進攻為輔的戰略，以求盡快結束所謂的“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係軍隊，於是將蔣介石選定為誘降對手，但終未成功）。在曆時4個多月的武漢會戰中，中國軍隊傷亡40萬人，中國軍民以巨大的犧牲迎來了戰爭的戰略相持階段。