主条目：中國抗日戰爭和第一次國共內戰
中華民國
中华民国作為當時的中國代表，也是二次大戰中同盟國的一員，其领土范围同時亦是对日作战的主要戰場之一。自1937年的盧溝橋事變發生後，中華民國國民政府軍事委員會委員長蔣中正於同年7月31日發表《告抗戰全體將士書》，宣布與日本全面開戰，1941年太平洋戰爭爆发前，中国在亚洲孤军作战。1941年12月，日本發動太平洋戰爭，同年12月9日中華民國國民政府主席林森發布《國民政府對日本宣戰布告》，中華民國再度以正式公告方式對日宣戰，中華民國與美國和英國結成同盟共同對日本、德國和意大利三國軸心作戰。自此中日戰爭正式成為第二次世界大戰的一部分。
內外窘迫
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参见：滿洲事變、滿洲國、第一次國共內戰、抗日救亡運動和一二·九運動
於1931年，日本發動九一八事變，驅逐奉系領導人張學良勢力，並在中国东北扶立满清末代皇帝溥儀建立偽滿洲國，是為近代中國抗日戰爭之開端。其後中日之間又發生了淞滬抗戰、長城抗戰、綏遠抗戰等数次冲突。而此時中國亦處於第一次國共內戰及分裂的狀態中，中國由國際認可的蔣中正委員長的中國國民黨控制下的中華民國國民政府所領導。蔣中正主張「攘外應先安內」，對蘇聯共產國際所扶植的中國共產黨進行圍剿。而在日本步步進逼的形勢之下，對於蔣中正的主張，中國國內有不同意見，其中包括中國共產黨所發起的一二·九運動。
第二次國共合作
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参见：第二次國共合作
1936年12月12日，張學良、楊虎城發動了西安事變，扣押了蔣中正，對他實施「兵諫」。在宋子文、宋美齡斡旋下，蔣中正被迫放棄「攘外安內」的基本國策而獲得釋放。西安事變緩解了中共在陝北的困境，國共兩黨達成了表面上粗略的抗日民族統一戰線協定，即日後所稱的第二次國共合作。
抗日戰爭全面爆發
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参见：七七事變和南京大屠殺
1937年南京大屠殺中，日軍強硬將中國平民押進坑中準備集體活埋
直到1937年7月7日，發生在華北的盧溝橋事變，導致中日戰爭的全面爆發。戰爭前期，日軍迅速佔領了中國的沿海地帶，並佔領了當時中國的首都南京，進行了南京大屠殺。在戰事連連失利的情況下，國民政府宣布將首都和所有政府機構由南京遷往陪都重慶，向西部山區退守。
日軍在佔領武漢和南方的廣州後，戰線拉長，也無力作進一步大規模的戰略進攻，轉入休整。在歷時4個多月的武漢會戰中，中華民國軍隊傷亡40萬人，戰爭進入戰略相持階段。日軍大本營不得不重新調整對華戰略，改為政治誘降為主、軍事進攻為輔的戰略，以求儘快結束所謂的「中國事變」。
中期
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参见：汪精衛政權
由於綿延上千公里的戰線以及敵後區地方武裝等等之不安定因素，讓日本此時對於中國採用以華制華，分而治之的政策，積極扶持華人政要，成立親日的傀儡政權。日軍誘降國民黨副總裁汪精衛，成立了汪精衛政權，但到1940年日本發現汪精衛在中國國內影響力一般，且無法左右力守抗日的國民革命軍，收效並非想像般大。日軍一度甚至想要勸降蔣中正，但終未成功。同時國民黨與中共的游擊隊，均積極於敵後戰場發展。
1939年9月，第二次世界大戰正式爆發。英美放棄了將法西斯引向蘇聯的企圖，一反早先要求中日和談的態度，支持國民政府對日抗戰。但納粹進展超乎預料，法國在1940年6月22日迅速宣佈投降納粹德國，德軍迅速組織力量對英國展開襲擊。世界各地的戰況均有利於軸心國。這一時期，中國人也出現了廣泛的悲觀傾向。在這種情況下，國共兩黨展開了形式迥異的宣傳，試圖鼓舞民心，其中三次長沙會戰都對日軍造成重大打擊；雖然廣大領土淪喪，但1941年薛岳指揮的第三次長沙會戰殲滅日軍數萬人，並使戰略部署恢复到會戰前，這也使得國共兩黨能繼續堅守崗位。
但在抗戰期間，國共仍經常發生摩擦。一些不受國民黨指揮的組織（如中共着手設立邊區政府、蒙古抗日遊擊隊等）也開始逐步壯大。與此同時，中共陝甘寧邊區開展大生產運動，以解決自己的補給問題。
加入同盟國
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参见：中國遠征軍
1943年中美英同盟海報，下方寫著「這次是唯一之戰爭，不論交戰在何處，英國的戰爭是決計打倒濫用兵力之日本。一九四三年十月英國內務部部長（大臣）宣言」
二战时中美同盟的海报
1941年12月7日，日本偷襲美國珍珠港後，日本的戰略重心從中國轉變為美國。翌日，美國對日本宣戰。12月9日，中華民國正式向日本宣戰，並加入同盟國。不久之後，除了先前與日本簽立互不侵犯條約的蘇聯以外，英國等同盟國也對日本宣戰。從此中華民國不再獨立對日作戰，抗日戰爭成為第二次世界大戰的一部分。
美國加入二戰後以租借法案的名義通過滇緬公路和「駝峰航線」從緬甸、印度向中國運送作戰物資支持中華民國繼續抗戰。世界各國的介入主要是因為英美出於本身利益而希望中國拖住日本陸軍主力。因此中華民國與英國簽訂了友好同盟條約，並與英美等國簽訂廢除部分不平等條約，令重慶國民政府的國際地位上升。
日本方面不滿足於控制東南亞的油氣資源，同時注意到滇緬公路對中國戰場的意義，轉而出兵緬甸，意圖切斷滇緬公路孤立中國。此時英國在遠東的軍隊已無力抵抗日本的進攻，轉而向國民政府求援，中國派出中國遠征軍進入緬甸與日本作戰。
日本投降
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参见：终战诏书和第二次世界大战中国战区受降仪式
1943年11月，中華民國的蔣中正委員長及夫人宋美齡，美國羅斯福總統，英國邱吉爾首相三國元首在埃及開羅開會，發表新聞公報《開羅宣言》，要求戰後日本歸還自1895年佔領中國的所有領土，包括台灣、澎湖、中國東北等地。
1945年2月，英、美、蘇簽訂《雅爾塔協定》，規定在歐洲戰爭結束後三個月內，蘇聯應對日宣戰。中華民國沒有被邀請參加。由於美英是以犧牲中華民國的主權（如承認外蒙古獨立），來換取蘇聯對日出兵的條件，也被稱為「遠東慕尼黑」陰謀。
1945年7月26日，美、英、中三國共同發表波茨坦公告，敦促日本無條件投降，否則將予以日本「最後之打擊」。由於此時美國的原子彈已試驗成功，美國新總統杜魯門對於蘇聯的參戰並不抱太大興趣，所以未邀請蘇聯協商或署名，造成蘇聯頗為不滿。
最後，日本於1945年8月15日正午，日本裕仁天皇通過廣播發表《終戰詔書》，宣布無條件投降。盟軍最高統帥麥克阿瑟發佈《一般命令第一號》指示在中國（滿洲除外）、台灣及北緯十六度以北之法屬印度支那境內的日軍高階司令官及所有陸、海、空軍及輔助部隊應向同盟國的代表人蔣中正投降。
12月25日，美國國務院照會國民政府，希望中國能儘快派兵赴日參加佔領。後因第二次國共內戰，中國最終未能派佔領軍進駐日本。