Ngày 7-7-1937, quân đội Nhật tấn công bất ngờ vào Lư Câu Kiều ở ngoại ô phía nam Bắc Bình (Bắc Kinh), đó là sự biến 7 tháng 7. Không đầy một tháng sau vụ Lư Cầu Kiều, Bắc Kinh, Thiên Tân đều rơi vào tay Nhật. Đến tháng 3-1938, Hoa Bắc bị chiếm gần hết. Ở Hoa Trung, tháng 11-1937, Nhật chiếm Thượng Hải; tháng 12 chiếm Nam Kinh. Đến tháng 10-1938, Vũ Hán, Quảng Châu đều rơi vào tay Nhật.

Sau sự biến 7 tháng 7, ngày hôm sau, Đảng cộng sản Trung Quốc đã ra lời tuyên ngôn kháng Nhật trước toàn quốc, ngày 9 tháng 7 Hồng quân Trung Quốc gửi điện kêu gọi xung phong tới Hoa Bắc kháng Nhật. Ngày 15 tháng 7, Trung ương đảng cộng sản Trung Quốc công bố “Tuyên bố hợp tác Quốc Cộng của đảng cộng sản Trung Quốc”. Ngày 22-9, do chịu sức ép dư luận, Quốc dân đảng phải chính thức công bố bản Tuyên ngôn đó.

Trong 8 năm chiến tranh, quân đội Quốc Dân Đảng và Đảng Cộng sản Trung Quốc đã hợp tác với nhau. Đảng Cộng sản Trung Quốc tiến hành nhiều trận đánh với Nhật và chịu tổn thất lớn trước một đạo quân trang bị tốt hơn của Nhật Bản, tuy nhiên chiến thuật du kích của họ cũng phát huy hiệu quả khiến quân Nhật sa lầy. Để tỏ thiện chí hợp tác, Đảng Cộng sản Trung Quốc cũng cử một phần lực lượng tới trợ giúp cho hàng ngũ của Quốc dân đảng (xem Tân Tứ quân và Sư đoàn Cộng sản của Quân đội Cách mạng Quốc dân). Hai bên thỏa thuận đơn vị này được Quốc dân đảng cho mang huy hiệu giống binh sĩ của họ để được di chuyển trong cùng do Quốc dân đảng kiểm soát, nhưng công tác chỉ huy thì vẫn do Đảng Cộng sản nắm giữ.

Trong khi quân Quốc dân đảng rút lui thì lực lượng vũ trang của Đảng Cộng sản ở vùng Tây Bắc (lúc này được đổi tên là Bát lộ quân) và ở vùng Hoa Nam (được gọi là Tân tứ quân) đã thực hiện hiện phương châm độc lập tiến hành chiến tranh nhân dân, tiến vào vùng địch hậu, phát động nhân dân mở rộng chiến tranh du kích, lập nhiều khu căn cứ địa chống Nhật. Hơn 30.000 bát lộ quân vượt Hoàng Hà tiến về Hoa Bắc, 12.000 tân tứ quân tiến về phía bắc và nam Trường Giang. Cuối tháng 9/1937, sư đoàn 115 của Bát lộ quân đã đánh thắng tại Trận Bình Hình quan (Sơn Tây), tiêu diệt hơn 3.000 quân tinh nhuệ của Nhật. Đây là chiến thắng quân sự đầu tiên của người Trung Quốc trong cuộc chiến, có ý nghĩa cổ vũ tinh thần người dân cả nước.

Do trang bị yếu cũng như sự hợp tác lỏng lẻo giữa Quốc Dân đảng và Đảng Cộng sản Trung Quốc nên cuộc chiến của Trung Quốc gặp nhiều khó khăn. Quân Quốc dân Đảng chủ yếu tham chiến ở khu vực Đông Nam, trong khi Đảng Cộng sản chủ yếu tham chiến ở khu vực Đông Bắc. Tuy lực lượng nhỏ hơn nhiều so với Quốc Dân đảng song quân của Đảng Cộng sản tỏ ra tác chiến hiệu quả hơn do có tinh thần chiến đấu cao hơn và biết sử dụng chiến tranh du kích, các chiến khu của họ được giữ vững trong chiến tranh. Đảng cộng sản Trung Quốc đề ra chiến lược "chiến tranh nhân dân – trường kỳ kháng chiến", trước sau đã thành lập các căn cứ địa Tân Sát Kỳ, Tấn Tây Bắc, Tấn Kỳ Dự, Tấn Tây Nam, Tô Nam, Tô Bắc, Hoản Nam, Hoản Trung, Dự Hoản Tô... các căn cứ đó ngày càng được mở rộng. Bát lộ quân đánh bại nhiều cuộc càn quét của quân Nhật và những hành động chống cộng của Quốc dân đảng, củng cố và phát triển căn cứ địa kháng Nhật. Trong giai đoạn này, Bát lộ quân đã chiến đấu hơn 20.000 trận, diệt hàng chục vạn quân Nhật, làm cho quân Nhật bị suy yếu. Cùng với Bát lộ quân, Tân tứ quân trên cơ sở vốn có, tiếp tục phát triển đến 50 vạn người, lực lượng vũ trang địa phương cũng tương đối phát triển.

Bất chấp những thiệt hại khi chiến đấu chống Nhật, lực lượng của Đảng Cộng sản đã tăng từ 92.000 quân (năm 1937) lên 900.000 quân (năm 1945), chưa kể hàng triệu du kích do họ chỉ đạo. Ngoài ra, uy tín Đảng Cộng sản còn được nâng cao, họ nhận được sự ủng hộ của đông đảo người dân do những thành tích chiến đấu trong công cuộc kháng Nhật, đây sẽ là nguyên nhân chính Đảng Cộng sản đánh bại Quốc dân đảng trong nội chiến Trung Quốc lần 2.

Trong khi đó, quân Quốc Dân đảng tuy đông về số lượng nhưng thành phần thì hỗn tạp. Lực lượng này bao gồm nhiều quân phiệt các nơi tập trung lại nên nội bộ khá lủng củng, nhiều quân phiệt vốn không ưa hoặc không chịu nghe lệnh Tưởng Giới Thạch, khi có biến động thì Tưởng Giới Thạch cũng chẳng thể ra lệnh hiệu quả. Tháng 10/1937, quân Nhật chiếm được Thái Nguyên, đưa quân đánh Thượng Hải. Quốc dân đảng do sợ đường bị cắt đứt, ngày 9 tháng 11 đã bỏ Thượng Hải, quân chủ lực rút về phía nam dời thủ đô về Trùng Khánh, chiến tranh chính quy của Quốc dân đảng chuyển hướng về Đường Tân Phổ và lưu vực Trường Giang. Sau khi chiếm được Thượng Hải, ngày 13 tháng 12, quân Nhật chiếm Nam Kinh, thảm sát hơn 300.000 người Trung Quốc. Chỉ trong 4 tháng, Quốc dân đảng đã tổn thất hơn 40 vạn quân. Quân Nhật men theo đường Tân Phổ, đến mùa xuân năm 1938 chiếm được Bạng Phụ và Duyện Châu, sau đó lại chiếm Từ Châu. Sau khi Từ Châu thất thủ, quân Nhật tiếp tục tiến về phía nam, lần lượt chiếm được Vũ Hán, Quảng Châu. Cả một vùng rộng lớn vùng Trung Nguyên và Hoa Nam đã rơi vào tay Nhật.

Quân Quốc Dân đảng không biết phát động chiến tranh du kích mà thường đánh trực diện kiểu quy ước với quân Nhật. Do kém hơn quân Nhật cả về trang bị lẫn tinh thần chiến đấu nên kết quả là quân Quốc Dân đảng thường bị thất trận, họ chịu một loạt thất bại lớn tại Trận Thượng Hải (1937), Trận Từ Châu, Trận Vũ Hán, Trận Nam Xương... Quốc Dân đảng đã phải bỏ thủ đô Nam Kinh để chạy tới Trùng Khánh và để mất vùng duyên hải Đông nam với nhiều thành phố lớn như Thượng Hải, Nam Kinh, Quảng Châu... Quân đội Tưởng Giới Thạch từng bước phải rút lui và cuối cùng tập trung tại khu vực Tây Nam Trung Quốc để bảo toàn lực lượng. Uy tín của Quốc Dân đảng trong nhân dân bị suy sụp do những thất bại này. Một số chiến lược tiêu cực của Quốc Dân đảng cũng gây mất lòng dân, như Sự kiện phá đê Hoa Viên Khẩu để ngăn quân Nhật, nhưng đã khiến 500.000 dân thường thiệt mạng vì lũ lụt.

Tính đến tháng 1/1941 quân Tưởng Giới Thạch được Mỹ – Anh viện trợ 500 triệu USD vay lãi suất thấp, 630 triệu USD dưới hình thức quân trang, quân dụng, vũ khí. Đến tháng 3/1942 thêm khoản tín dụng 50 triệu bảng Anh và 500 triệu USD. Và rất nhiều thứ không thể quy ra tiền như: cầu, đường, sân bay, sĩ quan và cố vấn quân sự, tình báo. Khoản viện trợ này đã giúp Quân đội Tưởng Giới Thạch trụ lại được trước sự tấn công của Nhật.

Tám năm chiến tranh gây ra tổn thất lớn cho Trung Quốc về nhân mạng, ước từ 15 đến 25 triệu. Người Nhật đã thực hiện Chiến dịch Hoa huệ vàng nhằm lấy đi số vàng bạc trên khắp châu Á trong đó bao gồm cả Trung Quốc. Số vàng lấy được tại Trung Quốc đã được chuyển về Nhật an toàn hơn các phần ở Đông Nam Á.

Việc phát xít Nhật đem quân tấn công Trung Quốc vào năm 1937 đã gián tiếp giúp cho Đảng Cộng sản tăng cường lực lượng. Đến thời điểm đó, lực lượng hai bên là rất chênh lệch, tuy nhiên cuộc xâm lược của Nhật đã khiến cho Tưởng Giới Thạch buộc phải tạm thời liên kết với Đảng Cộng sản để tiến hành kháng chiến, do đó Đảng Cộng sản đã tránh được mũi nhọn tấn công của Quốc dân Đảng. Sau khi cuộc nội chiến kết thúc và Đảng Cộng sản lên nắm quyền lãnh đạo Trung Quốc, Mao Trạch Đông đã rất nhiều lần "cảm ơn" quân đội Nhật đã gián tiếp "giúp" ông và ĐCS đánh bại Quốc dân Đảng. Vào năm 1970, khi trả lời phỏng vấn của nhà báo Mỹ Edgar Snow, Mao Trạch Đông đã nói rằng: "Nếu không có sự giúp đỡ của người Nhật, cuộc cách mạng [của Đảng Cộng sản] tại Trung Quốc sẽ không thể thành công. Tôi đã nói điều này với một người Nhật, một nhà tư bản, tên là Saburo Nanxiang. Ông ấy nói với tôi rằng: 'Chúng tôi xin lỗi vì đã xâm lược Trung Quốc'. Tôi nói với ông ấy rằng: 'Đừng nói vậy, ngược lại, Nhật Bản đã "giúp" chúng tôi (những người Cộng sản) rất nhiều, đặc biệt là các quân phiệt Nhật Bản và Nhật hoàng. Các ông chiếm hơn một nửa Trung Quốc, người dân Trung Quốc đã đoàn kết chiến đấu với các ông, nhờ đó chúng tôi đã xây dựng được một triệu quân và kiểm soát được những vùng có 100 triệu dân. Đây không phải là sự giúp đỡ của các ông sao?". Trong một cuộc gặp vào năm 1972 để đàm phán về việc thiết lập quan hệ ngoại giao ở cấp đại sứ giữa 2 nước, khi Thủ tướng Nhật Tanaka Kakuei đưa ra lời xin lỗi vì đã xâm lược Trung Quốc vào năm 1937, Mao Trạch Đông đã trả lời rằng: "Nếu Nhật Bản không xâm chiếm Trung Quốc, chúng tôi không thể có được sự hợp tác với Quốc Dân Đảng, chúng tôi không thể phát triển, và cuối cùng lên nắm quyền, và cũng sẽ không có cuộc đàm phán ngày hôm nay tại Bắc Kinh" [13]