Những lời tường thuật của các nhân chứng tận mắt chứng kiến nói rằng trong thời gian sáu tuần sau khi Nam Kinh sụp đổ, quân đội Nhật Bản đã thực hiện các hành vi hãm hiếp, giết hại, trộm cướp, và đốt phá. Những lời chứng đáng tin cậy nhất là từ phía những người nước ngoài đã chọn lựa ở lại để bảo vệ những thường dân Trung Quốc khỏi những hành động kinh hoàng đó, gồm những cuốn nhật ký của John Rabe và Minnie Vautrin. Những nguồn tin khác gồm những lời tường thuật từ phía những người sống sót sau vụ thảm sát Nam Kinh. Ngoài ra còn có báo cáo từ phía những nhân chứng tận mắt chứng kiến khác như các nhà báo, cả phương Tây và Nhật Bản, cũng như nhật ký của một số thành viên quân đội. Một nhà truyền giáo Mỹ, John Magee, đã ở lại và quay được một cuốn phim tài liệu 16mm và một số bức ảnh về vụ thảm sát Nam Kinh. Ngoài ra, dù rất ít cựu chiến binh Nhật thừa nhận từng tham gia vào những hành động tàn ác tại Nam Kinh, một số người mà nổi tiếng nhất là Shiro Azuma đã thừa nhận có thực hiện hành vi đó.

Ngay sau khi thành phố sụp đổ, một nhóm người nước ngoài dưới sự chỉ huy của John Rabe đã hình thành nên Ủy ban Quốc tế gồm 15 người ngày 22 tháng 11 và lập ra An toàn khu Nam Kinh để bảo vệ mạng sống của các thường dân trong thành phố, với số lượng khoảng 200.000 tới 250.000 người. Có lẽ con số nạn nhân là dân thường sẽ cao hơn nhiều nếu vùng an toàn này không được lập ra. Rabe và nhà truyền giáo Mỹ Lewis S. C. Smythe, thư ký của Ủy ban Quốc tế, người cũng là một giáo sư xã hội học tại Đại học Nam Kinh, đã ghi lại những hành động tàn ác của quân đội Nhật Bản và gửi nhiều báo cáo phàn nàn tới đại sứ quán Nhật.

Hãm hiếp

Ba mươi cô gái bị bắt từ một trường ngoại ngữ tối qua, và hôm nay tôi đã nghe nhiều câu chuyện đau lòng về những cô gái bị bắt đó -- một trong số họ mới chỉ 12 tuổi....Tối nay một chiếc xe tải chạy qua và trong đó là tám hay mười cô gái khác, và khi nó chạy qua họ gào lên "Ging ming! Ging ming!"--Cứu mạng! (Nhật ký Minnie Vautrin, 16 tháng 12 1937)Đó là một câu chuyện quá khủng khiếp để tường thuật lại; tôi không biết nên bắt đầu và kết thúc ở đâu. Tôi chưa bao giờ nghe hay đọc về một sự tàn bạo đến như vậy. Hãm hiếp: Chúng tôi ước tính ít nhất 1.000 vụ mỗi đêm và rất nhiều vào ban ngày. Trong trường hợp phản kháng hay bất kỳ điều gì có vẻ là sự bất tuân đó sẽ là một nhát lê đâm hay một viên đạn. (James McCallum, thư gửi về gia đình, 19 tháng 12 1937)

Tòa án Quân sự Quốc tế vùng Viễn Đông đã cho rằng 20.000 (và có lẽ có thể lên tới 80.000) phụ nữ đã bị hãm hiếp - họ ở trong độ tuổi từ thiếu niên cho tới già lão (tới 80 tuổi). Những vụ hãm hiếp thường diễn ra ở nơi công cộng ngay giữa ban ngày, thỉnh thoảng trước mặt cả người chồng hay gia đình nạn nhân. Một số lớn trong những vụ hãm hiếp đó mang tính hệ thống theo một quy trình với các binh sĩ đi tìm kiếm từng nhà để bắt các cô gái trẻ, rất nhiều phụ nữ bị bắt và bị hiếp dâm tập thể. Những phụ nữ đó bị giết hại ngay sau khi bị hãm hiếp, thường bị cắt xẻo thân mình. Theo một số lời chứng, các phụ nữ khác bị buộc phải vào trại mại dâm quân đội làm phụ nữ giải trí. Thậm chí còn có những câu chuyện kể rằng quân đội Nhật buộc nhiều gia đình phải thực hiện các hành vi loạn luân.[15] Con trai bị buộc phải hiếp mẹ mình, những người cha bị buộc phải hiếp con gái. Một phụ nữ có thai bị binh lính Nhật hiếp dâm tập thể đã sinh con chỉ vài giờ sau đó; đứa trẻ hoàn toàn khỏe mạnh (Robert B. Edgerton, Warriors of the Rising Sun). Những vị sư sãi đã nguyện trọn đời chay tịnh bị buộc phải hiếp các phụ nữ để làm trò vui cho quân Nhật.[16] Đàn ông Trung Quốc bị buộc phải hiếp các xác chết. Bất kỳ sự chống cự nào đều dẫn tới sự hành quyết. Tình trạng hãm hiếp đạt tới đỉnh điểm ngay sau khi thành phố sụp đổ nhưng nó còn tiếp tục kéo dài suốt thời gian chiếm đóng của Nhật Bản.

Giết hại

Các thường dân Trung Quốc bị thảm sát tại Từ Châu[17]

Nhiều người nước ngoài sống tại Nam Kinh vào thời điểm đó đã ghi lại những trải nghiệm của họ về điều đang diễn ra trong thành phố:

Robert Wilson trong bức thư của ông gửi về gia đình: Sự tàn sát thường dân đang diễn ra một cách kinh hoàng. Tôi có thể viết nhiều trang kể lại những vụ hãm hiếp và sự tàn bạo hầu như đã vượt quá sự tưởng tượng. Hai thân hình bị đâm bằng lưỡi lê là những người còn sống sót duy nhất trong số bảy công nhân vệ sinh thành phố, những người đang ở trong trụ sở làm việc của họ khi quân đội Nhật tràn vào không có bất kỳ một sự cảnh báo nào hay một lý do nào họ giết năm người trong số đó và làm bị thương hai người đang tìm cách chạy trốn tới bệnh viện. [18]John Magee trong bức thư gửi cho vợ: Chúng không chỉ giết bất kỳ tù nhân nào tìm thấy mà còn giết hại rất nhiều thường dân ở mọi lứa tuổi.... Chỉ ngày hôm kia thôi chúng tôi đã thấy một người nghèo khổ bất hạnh bị giết ngay gần ngôi nhà chúng tôi đang sống.[19]Robert Wilson trong một bức thư khác gửi về gia đình: Chúng [binh lính Nhật] dùng lưỡi lê đâm một đứa trẻ, giết nó, và tôi đã mất một giờ rưỡi sáng nay để cứu chữa thân thể một đứa trẻ mới lên tám khác với năm vết lê đâm và một phát xuyên tới tận dạ dày nó, nhiều phần ruột đã lòi ra ngoài bụng. [20]

Ngay sau khi thành phố sụp đổ, quân đội Nhật đã tiến hành một chiến dịch tìm kiếm rộng khắp với những cựu chiến binh đối phương với hàng ngàn thanh niên bị bắt giữ. Nhiều người bị mang tới Sông Dương Tử, bị hành quyết bằng súng máy để xác họ có thể trôi xuống Thượng Hải. Những người khác, theo báo cáo, đã bị sử dụng làm bia sống trong những bài tập lưỡi lê. Chặt đầu đã trở thành biện pháp giết người thông dụng nhất, tuy nhiên những hành động giết người tàn bạo khác như thiêu sống, đóng đinh lên cây, chôn sống, và treo lưỡi cũng được áp dụng. Một số người bị đánh tới chết. Người Nhật cũng có thể đơn giản hành quyết những người đi bộ trên đường phố, thường với lý do họ có thể là binh lính đang cải trang làm dân thường.

Hàng nghìn người bị giải đi và bị hành quyết tập thể tại một chiếc hố được gọi là "Hố mười nghìn xác", một cái rãnh dài khoảng 300 mét và rộng 5 mét. Vì những bản ghi chép không được giữ lại, những con số ước tính về số nạn nhân bị chôn trong hố này trong khoảng từ 4.000 tới 20.000 người. Tuy nhiên, đa số học giả và sử gia coi con số này ở khoảng 12.000 nạn nhân.[21]

Phụ nữ và trẻ em cũng không thoát khỏi sự tàn bạo của cuộc thảm sát. Những nhân chứng kể lại việc các binh sĩ Nhật tung trẻ em lên không và đỡ chúng bằng lưỡi lê. Phụ nữ có thai thường trở thành mục tiêu bị giết hại, họ thường bị đâm lê vào bụng, và thỉnh thoảng bị giết sau khi đã bị hãm hiếp.[22] Nhiều phụ nữ bị hãm hiếp tàn bạo rồi mới bị giết.

Cướp bóc và đốt phá

Ước tính cho rằng hơn một phần ba và có thể lên tới hai phần ba thành phố đã bị phá hủy vì hành động đốt phá. Theo các báo cáo, quân đội Nhật đã đốt những tòa nhà mới xây của chính phủ và cả nhà của nhiều thường dân. Bên ngoài thành phố cũng phải hứng chịu nhiều sự đốt phá. Binh lính đi cướp bóc của cả người giàu lẫn người nghèo. Vì không có sự kháng cự từ phía quân đội cũng như thường dân Trung Quốc tại Nam Kinh nên binh lính Nhật thả sức cướp bóc tất cả những đồ giá trị khi họ thấy chúng. Điều này khiến nạn cướp phá, trộm cắp lan rộng. Tướng Matsui Iwane đã được trao một bộ sưu tập trị giá 2.000.000 dollar ăn cắp của một chủ nhà băng Thượng Hải.[cần dẫn nguồn]