平型关大捷
卢沟桥事变后，日军很快便占领平、津，之后便按照既定计划，分多路向中国内地进军。其中一路便是从长城线向西切断同蒲路，然后南下，从平汉路西取正太路，会攻山西。
1937年初秋，日军板垣师团猛攻南口。同时日军东条纵队猛攻张家口。张家口守军第29军刘汝明部不战而退，阎锡山的第61军反攻不力，张家口失守。张家口失守后，日军下一个矛头便是第二战区阎锡山苦心经营的山西。
山西地处华北屋脊，有高屋建瓴之势。占领山西，东进可以控制华北平原，南下可以逐鹿中原，乃历代兵家争夺要地，被称做“华北之锁钥”。另外，山西还盛产煤、铜和锡，这些都是重要的战争资源。所以日军对山西志在必得。
日军占领南口、张家口后，阎锡山判断，日军为运送部队、军火，展开机械化作战，以发挥其优势，下一个进攻目标应该是大同。阎锡山为此部署了大同会战计划。
但是，9月上旬，东条纵队和伪蒙军沿平绥线击破李服膺部防守永嘉堡、天镇间的国防工事，直抵阳高城下。李部一路逃到桑干河以南，日军于9月13日攻占大同，而其主力板垣师团指向平型关，意图抄雁门关后路，然后夹击太原。阎锡山的大同会战计划流产，之前部属在雁门关一带的兵力失去了意义，而平型关一带则兵力空虚。阎锡山被迫立即着手部署平型关会战。
此前国共两党已就红军改编达成了协议：红军主力改编为国民革命第八路军，设总指挥部，下辖3个师，每师1.5万人，并任命朱德、彭德怀为正负总指挥。1937年8月25日，中央军委正式下达命令，宣布中国工农红军第一、第二、第四方面军和陕北红军等部，改编为国民革命军第八路军（9月11日改称第18集团军），一般简称“八路军”。八路军总部直属3000余人，全军共有4.6万人。
在华北形势万分危急的情况下，中共中央在8月22日至25日在陕西洛川召开了政治局扩大会议。会议通过了《关于目前形势与党的任务的决定》和《抗日救国十大纲领》。这次会议用较长时间讨论了八路军出征后的作战方针问题，最后一致同意毛泽东所做的结论：“基本是独立自主的山地游击战，但不放松有利条件下的运动战。”
按照和国民党政府达成的协议，八路军开赴阎锡山负责的第二战区作战。很快八路军就陆续从陕西韩城、潼关两处东渡黄河，开赴抗日前线。当八路军过了黄河时，日军已威胁到阎锡山的心腹地带。
当时日军的主攻方向分左右两翼：右翼一个派遣兵团和两个独立混成旅团占领大同后，准备出山阴进犯雁门关；左翼第5师团企图突破平型关与大同之我军防线会师雁门关。日军的如意算盘是：两翼会师后攻占太原，以大迂回动作，迫使国民党军队撤退，达到不战而占华北5省之目的。
八路军进入山西后，分兵两路迎击日军，开赴晋东北的是115师，主力在9月中旬赶到平型关以西大营镇集结。
平型关位于河北与山西交界地带，是进入山西的一个重要隘口，敌人选中这个薄弱的地方作为攻打山西的突破口。
平型关东北方向有一条通往灵丘县东河南镇的狭窄沟道，沟长约十多里，两面是山，深数十丈。沟底道路仅能通过一辆汽车，尤其沟道中段，地势最为险要，是打伏击战最理想的地方。八路军115师先遣部队发现敌人大队人马正向平型关方向运动，师党委决定在这里与日军打一仗。
115师师长命令部队25日零时出发。战士们顶着狂风暴雨，涉急湍山洪，在拂晓前到达了指定地区，把全师主力布置在平型关到东河南镇10余里长的公路南侧山地边缘上。进攻平型关的敌人完全处于包围圈伏击之中。
进犯平型关的日军是坂垣第5师团。坂垣师团有很强的武士道精神，战斗力非常强，自进攻华北以来，每每令国民党军不战而退。不过这次他们万万没有料到八路军这么快便东渡黄河，并埋伏好了等着他们。
那天夜里，阴云密布，大雨如注。埋伏待敌的战士们只着单军装，又破又烂。晋北9月下旬夜间气温已很低，战士们又冷又饿，但伏于湿地、山岩上待命，士气高昂。
25日晨5时半左右，日军第一辆汽车进入伏击圈，聂荣臻传令：沉住气，无命令不许开火。等敌后板垣师团第21旅团千余人及汽车、大车300余辆进入伏击圈后，115师某团5连连长曾贤生率全连首先向敌冲杀，用手榴弹炸毁敌人最后一辆汽车。敌人退路被截断。
我军居高临下，突然向敌军发起猛烈攻击，一下子把敌人打得晕头转向，指挥系统全乱了。一时间，十几里长的山沟，人喊马叫，乱成一团。我军战士一个个如猛虎下山，与日军展开了白刃战。军号声、喊杀声响彻山谷。
日军由于受过严格的训练，虽指挥混乱，仍负隅顽抗。敌人首先拼命争夺公路两侧制高点——老爷庙。失败后，又企图冲破独8旅阵地逃命。独8旅把一线配备改为纵深配备，奋力阻击。
激烈的战斗持续到27日白天，敌人终未能冲破包围，板垣师团21旅遭歼灭性打击。因为敌人死不缴械，千余日军全部被击毙。战斗极为残酷，我军伤亡也很严重。据阮受贤回忆，115师约有900人伤亡。还有说法是：我团营干部五人负伤，以下近千人伤亡。第5连百名壮士，凯旋时只剩30多人，连长曾贤生壮烈牺牲。
战后统计，此役我军共歼敌1000余，毁敌汽车100辆，大车200辆，缴获步枪1000多支，轻重机枪20多挺，战马53匹，另有其他大量战利品。
这是中国抗战开始后取得的第一次大胜利，平型关大捷打破了日军不可战胜的神话，振奋了全国人心，鼓舞了全国人民的抗战热情。当胜利捷报传到全国各地时，各界纷纷给我党、我军发来贺电、贺信。
蒋介石在贺电中讲：“朱总司令、彭副总司令勋鉴：25日电悉，25日一战，歼敌如麻，足征官兵用命，深堪嘉慰。尚希益励所部，继续努力，是所至盼。”上海市职业界救亡协会也发来贺电：“贵军受命抗敌，立奏奇功，挽西线垂危之局，破日寇方长之焰。捷报传来，万众欢腾，谨电驰贺。”
平型关大捷
忻口会战
八路军在平型关奇袭日军后不久，爆发了一场中国军队在晋北抗击日本侵略军的大规模的战役—忻口会战。
10月初，日本军部正式向华北方面军发布攻取太原的命令。10月1日，华北日军主力坂垣第5师团及关东军察哈尔派遣兵团第1、第2、第15混成旅团与特种部队等共3万余人，沿代县至原平公路发起进攻，忻口战役序幕拉开。
10月13日开始，会战正式打响。13日拂晓，日军以飞机、重炮、战车掩护步兵5000人连续猛攻忻口西北侧南怀化阵地，守军阵地被突破。守军以炮兵协同步兵作战，肉搏冲锋，顽强抗击。经过一整天的激战，收复了阵地。第二天，增兵后的日军发起更猛烈的攻击，一开战即成胶着状态。15日，中路守军正面出击，发起攻势，阻止敌主力从南怀化突袭忻口的企图。第9军军长郝梦龄、第54师师长刘家麒、独立第5旅旅长郑廷珍到前沿阵地奋勇督战，相继中弹，壮烈牺牲。师长李仙洲，旅长于镇河、董其武火线负伤。陈长捷接郝梦龄任中路前敌总指挥。
就这样，在南怀化、红沟谷地敌我持续拉锯战，阵地失而复得。日军主攻方向是中路的南怀化，到10月22日，进入南怀化之敌已三易联队。为打破僵局，日本华北方面军司令官寺内寿一急调萱岛支队等增援忻口，并亲临督战，于24日再次发起猛攻。气急败坏的日军采用毒瓦斯、烧夷弹助攻，使我军阵地一片火海。日军还以坑道攻击法逐步进逼。我军则向敌壕一侧掘进坑道或窄壕，实行对壕互轰，展开地下战。我守军官兵冒着烈火和毒气拼死战斗，双方损失惨重，每日伤亡均以千计。
双方如此对阵厮杀达半月之久。在忻口正面顽强抗击的同时，八路军在敌后开战游击战争，进行战役配合。八路军主力第115、120师深入敌军两翼及侧后，向灵丘、广灵、代县、崞县、雁门关敌后进军，袭击敌人的后方，破坏敌人交通运输，切断敌人的补给和增援。
另一方面，八路军还以部分兵力直接袭扰敌人第一线，协同友军作战。如10月19日夜，刘伯承第129师第769团以一个营的兵力夜袭代县西南的阳明堡机场，毁伤敌机20架，歼敌百余人。这次袭击有力地削弱了敌空中攻击力量，援助了忻口友军正面作战。卫立煌在忻口会战后不久因此盛赞“八路军确实是抗日的，是复兴民族的最精锐的部队”。
然而到了10月底，忻口战场局势恶化。赶来晋北的第14集团军由于连续冲杀，战斗力渐渐不支。另外，晋东告急，太原告警，第二战区作出新的部署。战区司令傅作义回太原组织城防，把杨爱源派去晋南组织防御。卫立煌下令部队停止反击，并请求增兵。11月2日夜，在忻口作战的中国军队奉命撤离阵地，向太原撤退。11月8日夜，日军从太原城北突入，经过激烈巷战，傅作义率守军2000余人向西山突围，太原失守。
忻口战役创下歼敌逾万的纪录，虽然最后中国方面失利，付出了重大牺牲，它的意义仍不容低估。中国守军英勇抵抗，消耗了大量敌军。此役还破坏了日军的河北平原会战计划，为平汉线中国军队南撤赢得了宝贵的时间。
八路军政治部主任任弼时高度评价了忻口战役的功绩：“敌曾以全力猛攻忻口，遭受了忻口抗战部队的猛烈的袭击。忻口战争是华北抗战中最激烈的战争，郝、刘两将军在前线同时作了壮烈的牺牲，卫立煌将军指挥下的全线部队，虽遭受了重大伤亡，毫未动摇；许多忠勇将士的英勇奋斗，是值得每个同胞永远纪念的。”
虽然在一些战场上，中国军队的抵抗十分勇敢，但日军在华北战场整体还是有**之势。他们分别于10月13日占领石家庄及平汉铁路北段，14日占领归绥（呼和浩特），16日攻陷包头，11月13日占领济阳，进到黄河北岸。华北大部分重要城市被日军占领。
太原失陷后，国民党军队向西南撤退。华北战场上的正规战争便基本结束，而由敌后游击战争支撑着华北的抗战局面。八路军进入单独作战的新阶段。根据党中央的指示，八路军大力开展独立自主的游击战争，创建了一批抗日根据地，如晋察冀根据地、晋东南根据地、鲁中根据地等等。随着抗战的发展，广大爱国青年踊跃参加抗日革命军队，抗日根据地不断巩固和扩大。
与此同时，新四军也在成立后迅速出发东进抗日。1938年6月，新四军进至南京、镇江、芜湖一带，从敌伪手中解放了这一带的广大农村地区。在江北，新四军解放了淮南铁路和津浦铁路南段两侧地区，有力打击了敌人。
中国抗日战争渐渐形成两个战场。一个是正面战场，以国民政府军队抗战为主；一个是敌后战场，以中国共产党领导的八路军、新四军和游击队等人民武装力量的抗战为主。
南京保卫战
1937年11月7日，当时日军还未攻陷上海，日本统帅部将上海派遣军与第10军编组成“华中方面军”，由松井石根任司令官。“华中方面军”的规定作战区域是联结苏州—嘉兴一线以东。南京并不在内。但是淞沪战役结束时，松井从中国军队的溃败情形判断，攻陷南京指日可待。
于是松井石根向刚成立的日本大本营提议，立即攻打南京，获得了大本营批准。24日，日本参谋本部正式撤销有关华中方面军原作战地区的规定。
12月1日，日本大本营下达了《大陆命令第八号》命令：“华中方面军司令官须与海军协同，攻克敌国首都南京。”松井据此立即着手部署兵力，日军分兵三路进逼南京，向南京发动钳形攻势。并且一开始就企图切断中国军队退路，使守卫南京的中国军队处于三面被围、背水一战的困境。但进攻南京的日军数量并不多，日军部队在淞沪会战中遭到不同程度的损伤，在会战后大部回国休整，只有三个师团争先恐后地杀向南京。照此推算，从正面进攻南京的日军约有5万人，从南京外围迂回的约有2万多人，共约7万多人。
中国方面。1937年11月16日，上海沦陷后不久，国民政府召集国防最高会议，决定迁都重庆，为长期抗战作准备。20日，国民政府宣布迁都。淞沪战场中国军队失利后，部队损失严重、将士疲惫不堪。但蒋介石却坚持要他们固守南京。
蒋介石为什么明明知道南京守不住，还不主动放弃呢？一种说法是，蒋介石寄望于在南京坚守几个月就能等到苏联出兵。当时在国际列强中，苏联是唯一表示愿积极支持中国的国家。1937年11月，苏联重要领导人伏罗希洛夫元帅告诉在莫斯科的中国军事代表团：在中国抗战的生死关头，苏联当出兵，决不坐视。所以，蒋介石将苏联出兵看成挽救危局的唯一希望。
唐生智被任命为南京卫戍司令长官、城防总司令官，担负保卫南京的重任。参加南京保卫战的中国军队共计10万余人。11月29日，蒋介石和众人出城察看地形，蒋认为：至少可以守两个月。12月4日，蒋介石飞抵南京，召集南京卫戍军师以上将领，发表讲话，叮嘱他们抱定不成功便成仁的决心，努力固守南京。唐生智在会上表示“誓与南京共存亡”，但会后却对蒋说：“没有你的命令，我决不会下令撤退。”
参加南京保卫战的中国军队几乎都是从淞沪战场上败退下来的，不仅减员严重，而且士气也是大问题。有的部队还来不及补充就投入战斗，而补充上的大批新兵又尚未经过训练，几乎没什么战斗力。面对凶猛来犯的日军，中国守军屡战失利。而且南京又无现代化防御设备，在日寇三面包围下难以固守，其势已显而易见。
12月5日，日军已进抵中国卫戍军外围防线附近，南京城郊的守军不断受到攻击。中国卫戍军奋力苦战，却屡战不利，损失惨重，被迫节节后退。
1937年12月8日，日军攻陷淳化镇和镇江炮台后，向南京城进犯。日军指挥官松井石根下达总攻击令，两三百架战斗机飞临中华门上空，90多门火炮日夜轰炸。
9日，松井石根派飞机到南京上空遍撒《劝降书》即最后通牒，企图诱迫中国守军投降。此举遭唐生智拒绝后，10日下午2时，日军地面部队在飞机、大炮掩护下，以坦克为先导，开始对南京城郭阵地发动攻击。这一天，日军向雨花台、通济门、光华门、紫金山第三峰几处同时发起进攻，来势十分猛烈。守军拼死抵抗，歼灭冲入光华门的一小部敌人。
同日，日军攻占芜湖，将中国军队后路切断。11日，日军继续猛攻雨花台、紫金山，一小部日军闯入中华门城门，被守军歼灭。12日，日寇猛攻雨花台，并占领中国军队主阵地。日寇与守军反复争夺中华门城墙，并登城得逞。
11日蒋开始通过顾祝同下令撤退，唐生智怕担负责任，并没有立刻撤退。蒋只好亲自下令。12日晚，唐生智按照蒋介石关于如果形势不能持久时“可相机撤退”的电令，召集各部队长官开会，下令一部渡江、大部向城郊各处突围。然后，唐生智率长官部少数人员渡江撤走。
命令虽然下了，但撤退安排不周，秩序极为混乱。没有高级将领组织指挥撤退，12日5时开完撤退会后各部队即自行突围。事实上只有第66军、第83军等部遵命突围，其余部队一下子拥至下关，争着渡江，损失严重。甚至有的高级将领会后径自过江，根本没有通知部队的士兵。十数万大军土崩瓦解，一片混乱。
结果，渡江撤退的部队仅第36师一部及教导总队等少数部队得以如愿。而其余大部守军撤退不及，被困在城内，城破时惨遭屠戮。此时，有一支日本部队占领了浦口。日军开进下关，切断了中国军队的退路，并出动舰艇横扫江面上利用船只、木排渡江的中国军人。在下关，被日军枪炮打死或被敌舰艇撞翻坠入江中溺死的中国军人达三四千名之多。
12月13日，南京沦陷。国民政府的南京保卫战宣告失败。战事虽已结束，但日军带给南京的浩劫却刚刚开始。从日本侵占南京后直到翌年2月上旬，在长达6周的时间内，日军犯下了震惊世界、骇人听闻的大屠杀罪行。总计30多万中国人被杀害。
台儿庄大捷
日军占领南京之后，气焰更加嚣张。1937年12月22日，日本政府通过德国驻日大使狄克逊向国民政府转交一份文件，以苛刻的条件要求中国政府投降，限中国于1937年底以前答复。到期未见答复，日本又于1938年1月16日发表声明，声称如果国民政府“依然策动抗战”，那么日本将在中国扶植新的政权，“不以国民政府为对手”。这个声明里，日本还宣布坚持以武力灭亡中国的方针。
攻陷南京的日军，分兵三路由南京、芜湖、镇江渡江北上，与从华北南下的日军夹击徐州，企图打通津浦铁路。
中国方面，国民政府拒绝了日本所谓的“议和”，毅然继续抗战。为保卫华中地区，国民党在1938年1月将战区进行了重新划分：以平汉线及陇海线中段为第1战区；以山西为第2战区；以浙赣沿线为第3战区；以两广为第4战区；以津浦线方面为第5战区；以甘肃、宁夏、青海为第8战区。
战区调整后，国民党军队在武汉和以徐州为中心的苏鲁豫皖边区的力量得到了加强。这样布防的战略意图是：为巩固武汉，在沿长江方向建立防线的同时，以第1和第5战区的兵力，东保津浦铁路，北保道清铁路。尤其要在津浦路方面牵制和吸引日军主力，以防止日军溯长江西上夺取武汉。
在日军进攻面前，国民党第5战区副司令兼第3集团军总司令韩复榘为保存实力，拒不服从蒋介石“务必死守黄河，绝不可放弃济南”的命令，不战而逃。几日之内，将大半个山东和济南、济宁等战略要地丢失殆尽。韩复榘因此获得“长腿将军”的称号。日军占领山东后，津浦路正面大门洞开。蒋介石闻讯大怒，于是以违反战时军法、擅自撤退等罪名，判处韩复榘死刑，改任原韩部所辖第12军军长孙桐萱为第3集团军总司令。
南线日军自1938年1月中旬开始，由滁县、扬州一线北犯。至2月上旬，已攻占了淮河南岸的蚌埠、临淮关、盱眙等地。以徐州为中心的国民党第5战区的防御地域，被挤压得愈来愈小，纵深仅200千米。至此徐州会战已箭在弦上，不得不发。国民党军事当局为中原战场的安全考虑，把徐州作为必守之地，此时在徐州驻守的是桂系将领李宗仁。
李宗仁，字德邻，广西桂林人，生于1891年8月13日。他1910年加入孙中山的同盟会，辛亥革命后，转入广西陆军速成学校学习。毕业后任连长，先后参加过护国运动、护法战争，1926年任国民革命军第7军军长。北伐战争中，率部进入湖南，曾大败吴佩孚军，直驱武汉城下。后来任中路江左军总指挥。
北伐之后，李宗仁与蒋介石的矛盾加剧。1929年3月蒋桂战争爆发，李宗仁失利，退守广西。九一八事变后，李宗仁出于爱国之心，积极主张抗日救亡，并提出“焦土抗战”口号。1936年6月1日，李宗仁与陈济棠联合发动“广西事变”，要求国民党中央北上抗日，并将其部改称为“抗日救国军”。
1936年7月李宗仁的桂系军队被蒋介石改编为第5路军，李宗仁为总指挥。1937年抗战爆发后，10月李宗仁被任命为第5战区司令长官，驻守徐州。
李宗仁刚抵徐州之时，正值中国军队在上海战败。许多人觉得，中国军队在京沪线上陈兵百万，淞沪尚且难保。这次敌人挟新胜余威，南北两路夹击徐州，李宗仁手中仅有十余万杂牌军，真乃“螳臂挡车”。徐州城内人心惶惶，市面萧条。为稳定人心，李宗仁每日清晨或午后，都要骑马到城内主要街道巡视一番。“心情虽极沉重，而态度故作悠闲”。
1938年1月26日，日军第13师团向安徽凤阳、蚌埠进攻。日军以为拿下蚌埠当易如反掌，不料被李宗仁部署的第11集团军和第51军利用淮河、淝河、浍河等地形堵截，双方血战月余，难分胜负。李宗仁遂命部队利用敌进我退、敌退我进的战术，牢牢地守住津浦线。淮河两岸日军首尾难顾，与中国军队胶着于津浦沿线。徐州以南地区之战，歼灭日军达三四千人，中国军队取得了不俗的战绩。
李宗仁指挥台儿庄战役时的留影
淮河血战，虽未能把北犯日军一网打尽，却将日军迟滞于淮河一线，粉碎了其预定的“南北夹击”的战略，迫使日军改取“南守北攻”战略，从北面取道山东，进攻滕县、峄县。这就造成日军孤军深入的局面，为中国军队在台儿庄歼灭日军创造了战机。
在指挥徐州以南守军阻截北进之敌的同时，李宗仁又积极阻击华北日军南下。蒋介石枪毙韩复榘之后，中国军队上自战区司令下至普通士兵无不受到震动，士气大振。为确保徐州地区的安全，李宗仁命接替韩复榘的孙桐萱率部向运河以东推进，袭击济宁、汶上的日军据点，以牵制敌人主力。
2月19日，日军攻陷安居镇，25日突破杏花村阵地，守军被迫撤至相里集、羊山集、巨野一线。但李宗仁在这一线布置大量兵力，不断侧击北段南下之敌，使敌军不能长驱南进，暂时稳定了战局。
日军津浦线主力南攻不成，遂改变策略，由少壮派军人板垣征四郎、矶谷廉介率两个师团企图会师台儿庄。板垣、矶谷两师团，是日军精锐之师，此次进攻，来势十分凶猛。日军以七八万兵力，在华北方面第2军司令官西尾寿造指挥下，分两路入侵台儿庄。日军一旦在台儿庄得手，便可策应津浦路南端日军攻势，一举拿下徐州。中国军队为堵截日军前进，在临沂、滕县同日军发生了激烈的战斗，揭开了台儿庄会战的序幕。
2月下旬，日军东路第5师团从山东潍县南下，连陷沂水、莒县、日照，直扑临沂。中国军队节节抵抗。李宗仁先派遣庞炳勋部在临沂建立防御阵地，挡住日军正面攻击，然后迅速调派张自忠的第59军，兼程驰援临沂。
日军未料到张自忠部队的驰援速度如此之快。张自忠率领59军日夜兼程，以西北军吃苦耐劳与豪气干云的特质，在一日一夜之内，提前赶到临沂。59军在敌方毫无准备的情况下，从天而降般地猛攻日军第5师团背侧，庞炳勋部将士同时奋起反击。
在3月14日到18日的临沂决战中，日军第5师团损失极其惨重，以致无法继续作战，只得先退回莒县以困守待援。临沂之战得胜，斩断了津浦路北段日军的左臂。
当板垣败绩累累时，日军西路第10师团长矶谷仍然固执地向南推进。李宗仁调来川军邓锡侯、孙震等部赶往滕县，拒敌南下。日军以数十架飞机30余门大炮狂轰滥炸。中国守军第22集团军英勇抗击，伤亡甚重。但敌军损失也极大，死伤达2000多人。22集团军以劣势之装备与兵力，阻击绝对优势之敌达3天半，为会战争取了有利时间。
3月20日，已经攻克滕县的日军矶谷师团集中4万人，在飞机的掩护下，配以坦克、大炮，向台儿庄发动了猛烈的进攻，企图一举攻占徐州。李宗仁命孙连仲率第2集团军固守台儿庄，汤恩伯率第20集团军让开津浦铁路正面，转入兰陵及其西北云谷山区，诱敌深入，待机破敌。
3月23日，日军由枣庄南下，中日两军在台儿庄北侧的康庄、泥沟地区接战。24日起，日军向台儿庄反复冲锋。第2集团军顽强抗击，与日军展开激烈的争夺战。日军猛攻3天3夜，才攻入城内。城内中国守军同日寇发生激烈的巷战。虽然日军占据了全庄的2/3，但是坚守在南关一带的中国守军仍然死守阵地，以争取时间让外线部队完成对日军的反包围。这是李宗仁早已制定好的作战计划：以部分兵力死守台儿庄，尽量拖住敌人，以便外围大军将日寇团团围住，瓮中捉鳖。
28日，日军攻到台儿庄西北角，想要夺取西门，切断中国守军第31师师部与庄内的联系。该师师长池峰城组织数十名敢死队员，与敌肉搏格斗。汤恩伯军团则在外线向枣庄、峄县日军侧背攻击。29日，日军濑谷支队占领了台儿庄东半部。31日，中国守军将进入台儿庄地区的濑谷支队完全包围。
日本坂本支队从临沂转向台儿庄驰援，但遭重创，救援计划落空。矶谷师团见救援无望，决定以死相拼，一个个杀红了眼。国民党军队虽有5倍兵力的优势，竟难以将敌人消灭，战争一时呈胶着状态。
4月3日，李宗仁下达总攻击令。围攻的各军在台儿庄附近向敌展开猛烈攻势。4日，中国空军以27架飞机对台儿庄东北、西北日军阵地进行轰炸。当晚，日军濑谷支队无力再战，炸掉不易搬动的物资，向峰县溃逃。
6日，李宗仁赶赴台儿庄附近，亲自指挥中国军队向矶谷师团发起反击。一直坚守阵地的孙连仲部，听说全线反击，顿时军心大振。一时间，台儿庄城内枪林弹雨，血流成河。双方展开了巷战、肉搏战。日军头一次遭到国民党军队如此顽强的进攻，很快便溃不成军。
陷入反包围圈的矶谷开始动摇，最后下令部队全线撤退。李宗仁命令部队猛追，敌兵遗尸遍野，各种辎重到处皆是，矶谷本人率残部突围。经过4天的激战，中国军队重创日军濑谷支队、坂本支队，其余日军残部于7日向峄城、枣庄撤退。至此台儿庄战役以中国军队的胜利告终。
台儿庄大捷是国民党战场在抗战初期取得的一次大胜利。在李宗仁的亲自指挥下，击溃日军第5、第10两个精锐师团的主力，歼灭日军2万余人，缴获大批武器、弹药。此次大捷是中华民族全面抗战以来，继平型关大捷等战役后，中国人民取得的又一次巨大胜利。鼓舞了全民族的士气，扑灭了日本侵略者的威风。消灭了日寇大量有生力量。
武汉会战
台儿庄大捷之后，蒋介石的头脑开始发热。他不顾敌强我弱的总体态势，为了扩大战果，准备在徐州与日军决战。为此调集9个军1个师约20万人至徐州附近，试图再次围歼日军。对此决策，李宗仁有不同看法，他认为在此四面受敌的平面地带与机械化装备很高的日军进行决战，很难取胜，也违背了打持久消耗战的既定方针。但他的意见被否决了，只好部署徐州会战。
台儿庄一役受挫之后，日军发现中国军队正往徐州一带集结，随即改变战法，以少数兵力于正面钳制守军，主力向西迂回，从侧后包围徐州。日军从平、津、晋、绥、苏、皖等地陆续增调了13个师团共30万人，分六路对徐州形成大包围，企图一举消灭中国第5战区主力，实现其南北会合的战略意图。另外派作战部长桥本群为首的“大本营派遣班”赴济南协调作战。
4月18日，日军第10、第5师分别从山东峄城（今属枣庄）和临沂西北的义堂地区南进。守军顽强抗击，将日军阻止在韩庄、邳县（今邳州）和郯城一线一直到月底。5月5日，日军开始从南北两个方面向徐州西侧迂回包围。在南面，第9、第13师从蚌埠地区分别沿北淝河、涡河西岸北进；在北面，第16师由山东济宁渡运河，第14师从河南濮阳南渡黄河，同时，第10师将韩庄、台儿庄地区的作战交由第114师接替后，在夏镇附近渡过微山湖，向沛县进攻。
至此，日军已形成对徐州的四面合围之势。5月15日，中国最高军事会议决定放弃徐州。16日，第5战区命令各部队分别向豫、皖边界山区突围。19日徐州陷落。日军沿陇海铁路西进，6月6日占领开封。郑州危急，武汉震动。6月9日，为阻止日军西进，蒋介石采取“以水代兵”的办法，下令炸开位于中国河南省郑州市区北郊17千米处的黄河南岸的渡口——花园口，造成人为的黄河决堤改道，形成大片的黄泛区，史称花园口决堤。河水经中牟、尉氏沿贾鲁河南泛。日军被迫向黄泛区以东地区撤退。徐州会战结束。
徐州会战是抗战史上继淞沪、忻口之后第3次大会战，双方均投入了数十万兵力，历时四个多月。中国方面虽然有战略指导上的错误，但为掩护全国战略转移做出了贡献。
日军占领徐州后，更加不可一世，决定攻占当时中国抗战的政治、军事和文化重心——武汉三镇。1938年8月初，日军在长江南北两岸，在日本第11军司令官冈村宁次、第2军司令官东久迩宫稔彦王的指挥下分多路向武汉进攻。日军投入武汉战场的兵力为24个师团，约占总兵力的70%。而防守武汉三镇的中国军队则号称有60万，在数量上大大超过日军。
武汉会战时，蒋介石在吸取了淞沪、徐州会战的教训，听取了中国共产党方面以及国民党内部许多将领的意见后，终于改变了以往死守一城一地的战略。蒋介石国民政府认识到“抗战军事胜负之关键，不在武汉一地得失，而在保持我继续抗战持久之力量”。为此抛弃过去的教条，跳出城市防御的桎梏，将防御作战推进到武汉外围的广阔战场。也就是“守武汉而不战于武汉”。
中国军队未在武汉城内弹丸之地作困兽之斗，而在武汉外围的广阔天地进行灵活、坚强的作战，予日军以重创，作战逾4个多月，竟无一个整师被歼灭。中国军民在历时4个多月的血战中，以40万人的伤亡，造成日军近10万人的死伤，不但粉碎了日军迅速解决“中国事变”的企图，也激励了全国抗战的决心。
武汉会战期间，中国空军和海军也积极参与了作战。在苏联航空志愿大队的配合下，中国空军鏖战长空，与日军航空兵空中大战7次，击毁日机78架，炸沉日舰23艘，有力地支援了地面部队的作战。中国海军也英勇作战，击沉、击伤日军舰艇及运输船只共50余艘，击落日机10余架，但自身也损失惨重，基本上全军覆没。
双方在武汉对阵时，日本乘机偷袭了广州。本来青岛、上海等地陷落后，广州就成了中国最重要的港口。但它的防卫与重要性却不成正比。粤军的半数都被抽调去参加武汉会战。日军大本营迅速抽调三个师组成21军，由古庄干郎大将统领，在海军第5舰队司令盐泽幸一的支援下，奇袭广州。
广东省长听到敌人偷袭的风声后，向蒋介石汇报。蒋介石居然以为这是日本人故意制造出来的“假”情报，试图让国军从武汉战场抽出兵力支援广东。10月11晚，日军7万多人在广州大亚湾登陆成功，一路接连侵占了淡水、惠州、博罗和增城，21日就攻到广州近郊。无奈之下，余汉谋被迫下令广州守军撤退，21日下午广州沦陷。
广州一失，粤汉铁路被切断，防守武汉的意义就不大了。于是蒋介石吸取南京保卫战的教训，决定主动放弃武汉。10月25日，日军占领汉口，次日占领武昌，27日占领汉阳，武汉保卫战至此结束。
虽然最后日本还是占领了武汉三镇，但武汉会战这场抗战史上中日双方规模最大的会战的意义还是不同凡响。
徐州会战后，毛泽东发表了《论持久战》一文，在批驳速胜论和亡国论两种错误观点的基础上，全面分析了抗日战争的性质和中日双方的基本特点，揭示了抗日战争的基本规律和光明前景。毛泽东说，中日双方存在四个相互矛盾的基本特点：敌强我弱，敌退步我进步，敌小我大，敌寡助我多助。这些特点决定抗日战争是持久战，最后胜利属于中国。从这些基本特点出发，毛泽东预见抗日战争的进程将分为三个阶段：战略防御阶段、战略相持阶段和战略反攻阶段。
随着广州、武汉的陷落，在经历了1937年7月到1938年7月一年的溃败后，中国军队用牺牲和胜利换来了战略相持阶段。中国抗日战争走向相持阶段，是中国人民和广大爱国将士在第一个阶段战略防御中取得重大胜利的结果，对日寇来说是一次严重的失败。
当年日寇挑起七七事变时，日本陆相杉山元曾在日皇裕仁面前夸下海口，预言“中国事变有一个月左右就可了结”。结果在日军遭到中国人民反击而陷入长期战争的泥潭，这个杉山元不得不在1938年1月发表了一个所谓“长期作战声明”。他向日军全体官兵发出训令：“切望有长期持久作战的决心和准备。”这意味着日本已经承认了速战速决计划的彻底破产。
日本所谓“建立东亚新秩序”
这个声明改变了日本过去“不以国民政府为对手”的说法，劝诱国民党政府投降，与日本协作建立东亚“新秩序”。同年12月22日，日本又发表“近卫对华三原则”，要求中国：停止抗日；承认伪满、订立日华“防共协定”，允许日军驻扎在特定地点；给日本人在全中国和中国人同样的居住营业权，尤其在华北和东北地区的开发和利用上给日本人以极大的方便。日本声称，如果中国同意这三项投降条件，就可以“讲和”。为了推行诱和亡华的政策，日本政府还设立“兴亚院”作为统辖对华政务的机关，加紧活动。
“大东亚共荣圈”以所谓“解放殖民地、相互尊重彼此独立”为号召，但实际上东亚各“独立国家”由日本军队掌控或部分掌控，即使英属马来亚与荷属东印度群岛日方也没有使其独立。“共荣圈”实为日本侵略亚洲使用的障眼法。
为满足对外侵略的需要，日本政府从法西斯“总体战”思想出发，实行全面的国家总动员，建立战时体制。日本法西斯从精神和物质两个方面着手实行总动员。
在精神方面，开展大规模的法西斯军国主义宣传教育，欺骗和蒙蔽人民群众，要他们支持侵略战争。1937年10月，近卫内阁决定以“举国一致、尽忠报国、坚忍持久”为目标，掀起一个所谓“国民精神总动员运动”。在疯狂鼓吹侵略战争“神圣”、反战反法西斯有罪的运动中，日本政府一面封闭进步报刊，逮捕有反战反法西斯思想的进步人士；一面在各级学校中大力灌输战争和军国主义思想。
在物质方面，日本政府对人力、物力实行总动员，实行战时“统制经济”。国家对国民经济各部门实行直接和间接的管理和控制，按经济军事化的原则实行经济的综合性规划和组织。日本政府还继续增发公债，长时期地执行军需通货膨胀政策，从财政上加强战时统制经济的体制。
在国际上，日本与德国、意大利进一步勾结。1937年11月6日，三国签订《日本、意大利和德国议定书》。通过这个议定书，意大利正式参加了1936年11月签订的《日德关于反共产国际协定》，法西斯轴心国侵略集团宣告成立。
1938年初，德国向日本提议建立德意日三国军事同盟。日本早已不满足于已有的《日德关于反共产国际协定》，于是双方一拍即合。5月初，近卫内阁由陆军、海军、外务三省（部），拟定了日德意三国加强合作对付苏联的基本方案。不过后来日本统治集团内部对三国军事同盟的对象问题发生了意见分歧。
7月，经五相会议讨论决定，军事同盟扩大，日本分别同德国签订《反苏军事同盟》，同意大利签订攻击英国的协定。陆军对此表示反对，不同意军事同盟是《日德关于反共产国际协定》的延续，不同意分别签，而主张建立一个包括针对英法在内的三国军事同盟。外务省又反对陆军的主张，以免恶化同美英法的关系，对日本的将来不利。海军也不同意陆军的方案；海军省次官山本五十六认为，这样的军事协定会激起日本同美英的战争，而日本海军兵力届时将打不赢美国。
8月23日，苏德两国签订《苏德互不侵犯条约》。由于德国事先根本没向日本打任何招呼，消息传来，日本政府大为震惊，于是便向德国提出抗议，责备它背信弃义。苏德条约加深了日本政府内部的意见分歧，平沼内阁被迫下台。三国军事同盟的谈判便搁置起来。日本开始考虑在北方与苏联保持和平，而通过向南方扩大侵略来摆脱因全面侵华造成的困境。
日本校舍墙壁上绘制的《大东亚战争战局要图》