10月12日，国共两党达成协议，将南方8省14个地区的红军和红军游击队，改编为国民革命军陆军新编第四军（简称新四军），叶挺任军长，项英任副军长。
10月13日，日军对忻口守军防御阵地展开全线攻击，忻口战役爆发。
中国守军顽强抵抗，阵地失而复得，得而复失，战斗异常激烈。
连日鏖战中，中国军队给日军以很大的杀伤，自身也遭受重大伤亡。
郝梦龄、姜玉贞等将领在激战中壮烈殉国。
忻口口战役中，八路军第115师和第120师各部在敌人侧翼和后方频频出击，使日军侧背受到严重威胁，不能及时得到粮食和弹药的补给。
第129师先后进行七亘村、广阳、黄崖底等战斗，取得胜利。
这些战斗直接配合了国民党友军的作战。
1937年11月20日，中国国民革命军在伤亡25万人之后，被迫撤退，上海自此沦陷。
同一天，中华民国政府立即宣布将首都和所有政府机构由南京迁往陪都重庆，而军事作战中心则是先迁往武汉直到武汉会战后再迁往陪都重庆。
淞沪会战失利后，日本华中方面军开始进攻中华民国首都南京，南京保卫战打响。
1937年底，首都南京陷落之后，中华民国国民政府节节抵抗。
但是因为山东省主席韩复榘临阵脱逃，致使黄河防线失守，山东大部失陷，后来蒋介石将其枪毙。
1937年12月13日，日本军队侵占南京后，发生了震惊中外的南京大屠杀。
作为摧残中国民众士气的手段，约三十万无辜的中国人被日本军队残暴地杀害。