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。