日军侵占平津和“八·一三”进攻上海后，妄图速战速决，尽早迫使中国投降，结束中日战争，以便腾出手来对付英美。因此军事上的进攻与外交上的诱降同时并举。1937年11月1日，日本内阁的五相会议决定：“这次事变应以军事行动的成果及恰当的外交措施，互为表里，尽速予以结束。”日本在外交上对国民党政府的诱降，委托德国驻日大使狄克逊和德国驻华大使陶德曼进行。鉴于整个形势和日本的条件过于苛刻，此项诱降阴谋未能得逞。在军事上，华北日军分兵几路同时南犯西进：一路沿平绥线向西北进犯援一路沿平汉线向保定、石家庄进攻，一路沿津浦线南下济南、徐州等地。西进山西的敌军于11月3日侵占太原。
淞沪战役中的中国士兵。
日本于8月13日挑起上海战役后，于15日从日本派出两个师团的“上海派遣军”，想一举攻克上海。日军方认为，“欲置中国于死命，以控制上海和南京最重要”。然而上海事关“四大家族”的直接利益，蒋介石十分重视。他亲自任作战指挥，任张治中为第九集团军总司令，具体负责上海的保卫战，后又命陈诚率部驰援。淞沪一战，蒋介石调集30万兵力防守，日军动用海陆军20余万。在此次淞沪会战中，中国广大爱国官兵，同仇敌慨，奋勇作战，寸土必争，誓死报国，出现了许多可歌可泣的英勇战绩与英雄人物，体现了中华民族不畏强暴，抵御外侮，坚决捏卫国家独立与自由的爱国主义精神。在上海，中国军民的激烈、顽强的抵抗，是日军未曾料想到的。一名在淞沪战场前线指挥的日军官员在其《作战日记》里写道：“在上海阵地攻击战中，此两师团（指最先投入作战的日军中的两个师团）开始参战的步兵已伤亡殆尽，而全部代之以新的补充兵员。这是日俄战争以后从未有过的损失。”由于上海军民的奋力抵抗，屡屡重创敌人，使上海保卫战持续了3个月之久。11月12日，上海陷落。上海一战，日军伤亡4万余人。这是日本自发动侵华战争以来伤亡最大的一次战役。
日军在南京活埋南京人民。
日军侵占上海后，又分兵数路包抄南京。蒋介石自知上海失守后南京难保，遂决定迁都重庆，只留唐生智的10万官兵守卫南京。日军“华中方面令官”松井石根率敌第10军和“上海派遣军”合力围攻南京。12月13日，日军侵占南京。
日军侵占南京后，为了对中国人民英勇的抗日战争进行报复，制造了震惊中外、惨绝人寰的“南京大屠杀”。日本侵略军攻入南京城后，纵兵凶杀、抢劫、强奸、焚烧，以至机枪扫射，集体屠杀。单是强奸案就达2万多起，被奸杀妇女不计其数。在这次屠杀惨案中，被惨杀的中国同胞达30万之众。
日军对南京人民进行血腥大屠杀。
侵占上海、南京后，日本统治集团中以武力迅速征服全中国的思想进一步膨胀起来。为此，他们急于想打通南北战场。因此侵占南京、镇江、芜湖的日军就分兵北上，与沿津浦线南下的日军夹击徐州。南下的日军于10月31日攻占德州。防守济南的军阀韩复榘未放一枪，弃城逃命，被中国军事当局处决。12月23日，日军侵占济南，直逼徐州。
徐州位于苏、皖、豫、鲁四省之要冲，为津浦、陇海南北、东西两大交通动脉之交会点，北视冀鲁、南瞰苏皖、西窥豫陕，战略地位重要，为兵家必争之地。当时担任防守徐州一带的是李宗仁指挥的第五战区部队，后汤恩伯、孙连仲等部亦奉命驰援。在徐州会战中，1938年3月台儿庄一役击败了日军2个精锐师团，歼敌2万余人，给日军以沉重打击。台儿庄一役是抗战初期中国军队在正面防御战中取得的第一个比较大的胜利。台儿庄受挫后，日军迅速增援，包围徐州。中国军队为保存实力，避开日军主力，分兵突围。5月19日，日军占领徐州空城。徐州会战是抗战以来历时最长的一次战役，双方都投入了数十万兵力。中国军队虽未取得全胜，但中国官兵作战英勇，歼敌数万，并取得台儿庄那样振奋人心的胜利。徐州会战亦为中国军事当局部署武汉战役争取了时间。日军侵占徐州后，沿陇海路西进，连占开封、新郑等城。为阻止日军进占郑州，国民党军炸毁郑州北面的花园口河堤，决堤放黄河水，致使河南、安徽3000多平方公里土地顿成一片汪洋，30万人受灾。
台儿庄战役中的李宗仁。
这时，日军已控制了津浦、陇海两条主要交通线，沟通了南北战场，战略态势对它十分有利。遂决定攻占武汉、广州。日军调集35万兵力，500架飞机，120余艘舰艇，由烟俊六大将统一指挥。冈村宁次率11军参战。日军一路由九江出击，沿长江两岸直逼武汉；另一路由合肥、经大别山进击武汉。国民党调集100多个师保卫武汉，由陈诚统一指挥。武汉战役历时3个多月，是中国抗战以来战线最长、投入兵力最多、牺牲最大的一次战役。据日方统计，日军损失3援1万多人。1938年10月25日，日军占领武汉。10月12日，另一支日军在广东大亚湾登陆，21日攻占广州。
抗战初期，举国上下对这场民族战争的持久性、艰巨性是认识不足的。有的悲观失望，认为“中国必亡”；有的一看到取得一点胜利就产生性急的“中国速胜论”；更有许多人把希望寄托在正面的正规战场上，而轻视游击战。针对上述错误思想，1938年5月，毛泽东发表了《论持久战》和《抗日游击战的战略问题》两部著作。在分析、研究了敌我双方的国力、国情和国际形势等因素后，毛泽东指出，中日战争必然要经历以下3个阶段：日本的战略进攻与中国的战略退却阶段；战略相持阶段；日本的战略防御与中国的战略反攻阶段。《论持久战》的最后结论是：“抗日战争是持久的，最后胜利是中国的。”以后的战争实践和形势发展，完全证明了毛泽东上述预见的正确性。武汉、广州失守后，中国抗日战争转入相持阶段。毛泽东的《抗日游击战的战略问题》系统完整地阐明了全部抗日游击战争的战略战术，为中国共产党和中国军队及广大抗日民众提供了有力的思想武器，也为开辟敌后根据地，依靠人民战争打败日本帝国主义指明了方向。
然而国民党军队在国民党将领的错误思想的指导下节节败退。太原失守后不久，国民党的蒋介石、阎锡山部队很难再在华北组织正面战场上的“决战”。华北抗日的主要责任就很快落在八路军身上。在党中央和毛泽东的正确领导下，八路军广泛地深入敌后，发动群众，建立抗日根据地，开展独立自主的、持久的抗日游击战争。1937年底至1938年，八路军相继开辟了晋察冀根据地、晋冀鲁豫根据地、晋绥根据地和山东抗日根据地等。
新四军成立后，也马上向东挺进到南京、芜湖、镇江、苏州、上海等郊区，并很快创建了以茅山为中心的江南抗日根据地。“抗日旌旗到江南，终夜惊呼敌胆寒”。新四军各路支队的奇袭，有力地打击了日寇，给江南人民以极大的鼓舞。
开赴华北前线的八路军。
东北沦陷以后，中国共产党组织了数十万抗日联军，在全东北的广大农村地区进行游击战，牵制了数十万敌军，有力地配合了全国人民的抗日战争。抗日联军创立了无数可歌可泣的英雄业绩，如第一路军总指挥杨靖宇，他以树皮草根充饥，但仍坚持指挥作战，最后壮烈牺牲。
抗日根据地的建立，揭开了中国抗日战争史的新的一页。
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