1940年3月，在日本人的操縱下，汪精衛與北平、南京、蒙古等漢奸政權的頭目王克敏、梁鴻誌、陳公博、周佛海等人在南京成立“中華民國國民政府”，汪自任“國民政府代理主席”兼“行政院長”，並與日本簽訂《日本與中華民國基本關係條約》等賣國條約，肆無忌憚地出賣中國的領土主權，並且建立偽軍“和平建國軍”，夥同華北的治安軍、皇協軍等漢奸武裝，配合日軍駐守交通要道和據點，反共“清鄉”，破壞抗戰，賣國求榮，成了日本帝國主義的幫凶。
然而，汪精衛的倒行逆施並未影響國共抗戰的大局，國共各抗日戰場仍在烽火連天的腥風血雨中艱苦進行抗戰。
1941年12月，太平洋戰爭爆發。1942年初，日軍迅速攻占了東南亞各國，和日軍作戰的英美軍節節失利。3月初，由羅卓英、杜聿明為正副司令的中國遠征軍馳援緬甸助英軍抗擊日軍。在救出英軍7000餘人後，中國遠征軍作戰失利，第二○○師師長戴安瀾壯烈犧牲。
1943年10月，在印度經過整訓的中國軍隊在美國空軍支援下向緬甸北部的日軍展開反攻。1944年3月，中國遠征軍擊敗日軍第18師團主力。6月，從國內出發的遠征軍由滇西出擊緬北日軍。8月，駐印中國遠征軍攻克緬北戰略要地密支那，全殲當地日軍。12月，攻克緬北另一要地八莫。1945年3月底，中國遠征軍與英軍會師，全麵肅清盤踞在緬甸北部的日軍。中國軍隊的遠征出擊，殲敵3.1萬餘人，為太平洋地區反法西斯戰爭做出了貢獻。
在國內戰場，為了反擊日寇的進攻，八路軍總部於1940年8月20日至12月5日進行了大規模的反擊作戰，最著名的戰役是八路軍副司令員彭德懷指揮的“百團大戰”。這個由100多個團參戰的大戰，從1940年8月20日打到10月10日，曆時50餘天，共進行800餘次戰鬥，日偽軍死傷1萬餘人，並繳獲了大量的武器裝備，沉重地打擊了日本侵略者，有力地配合了正麵戰場的抗戰。
在抗日戰爭的相持階段，中共領導敵後軍民，在敵占區進行反“清鄉”、反“蠶食”、反“掃蕩”鬥爭，給日寇燒光、殺光、搶光的“三光政策”以沉重打擊。
從1944年起，解放區戰場發動了對日軍的局部反攻。這一年，美軍在太平洋諸島登陸，此時的日軍已逐漸走上窮途末路。為了以中國大陸作為其垂死掙紮的基地，它發動了豫湘桂戰役。
1944年4月18日至5月底的河南戰役，由於守禦河南的湯恩伯、胡宗南部事先不做任何防範而使國民黨軍隊完全崩潰。這年的5月27日起，日軍又發動了湘桂戰役。
防禦在湖南戰場上的國民黨陳誠、薛嶽所部也是不堪一擊。6月20日，日軍克長沙；8月7日，陷衡陽；11月10日，攻占桂林，翌日又陷柳州。同月24日，日軍不費一槍一彈占領了南寧。這年的10月，福州也淪於敵手。
豫湘桂戰役，在短短的8個月中，國民黨損失兵力五六十萬，丟掉了河南、湖南、廣東、廣西、福建等省的大部和貴州的一部，丟失長沙、福州、鄭州等146座城市，失去7個空軍基地和36個飛機場，總計喪失國土20多萬平方公裏，使6000萬人民淪於日寇的鐵蹄之下。這是抗戰以來國民黨戰場的又一次大潰敗。
就在中國軍民殊死抗擊日本侵略軍之際的1945年7月26日，中、美、英三國發表了敦促日本無條件投降的《波茨坦公告》；8月6日與9日，美國在日本廣島和長崎投擲原子彈，造成30多萬人死亡，給好戰的日本政府以極大震懾。同年8月8日，蘇聯又對日宣戰。9日淩晨，蘇軍越過中蘇邊境，同時出動軍艦、飛機，總兵力達150萬人分海陸空一起向日軍發起了猛攻。8月15日，日本政府宣告接受《波茨坦公告》，但其大本營並未下達停戰投降令，蘇軍繼續進攻。在中國抗日武裝的配合下，蘇軍大戰20餘天，至8月底，解放了中國東北，殲敵67萬，給日本以沉重打擊。
蘇聯出兵東北，加速了日本帝國主義的失敗。中國軍民開始全麵大反攻，收複大片國土，除大中城市為國民黨軍隊攻占外，絕大部分是根據地軍民收複的。中國抗日軍民取得了大反攻的重大勝利。
在中國抗日軍民、蘇軍和英、美軍的沉重打擊下，走投無路的日本政府在8月10日向中、美、英、蘇四國發出乞降照會，接受《波茨坦公告》。15日，日本天皇向全國廣播了《停戰詔書》，宣布無條件投降。9月2日，日本投降的簽字儀式在停泊於東京灣的美國戰列艦“密蘇裏”號上舉行，受蔣介石指派的中國戰區代表陸軍司令何應欽接受日本投降。9月9日，中國戰區日本投降儀式在南京舉行。至此，中國堅持了八年的抗日戰爭終於取得了最後勝利。