1937年7月7日夜，駐丰台日軍河邊旅團第一聯隊第三大隊第八中隊，在蘆溝橋附近進行軍事演習。夜11時，詭稱一名士兵失蹤，要求進宛平搜索，遭守軍拒絕。翌日凌晨2時，日方駐北平使館武官向北平冀察政務委員會要求調查。正在交涉時，日軍向蘆溝橋和宛平城發起猛攻。駐守此地區的國民黨第二十九軍第三十七師一一〇旅，在旅長何基灃指揮下，奮起抗擊。這就是震驚中外的「七七」蘆溝橋事變。從此，日本帝國主義開始了全面的侵華戰爭。
日本帝國主義發動全面侵華戰爭，是蓄謀已久早有準備的。1936年5月，日軍參謀本部就在《帝國軍隊用兵綱領要旨》中提出：「制敵先機，採取攻勢，謀求速戰速決」的戰略方針，陸軍部據此方針於6月即制定了《昭和十二年(1937)度的對華作戰計畫》。其中規定的戰略企圖和兵力部署是：在對華北作戰時「除過去（計畫）的兩個軍（5個師團）外根據情況再增加3個師團，必要時還可能在華北五省進行作戰」。對華東方面，「原來計畫第九軍（3個師團）佔領上海附近，但是，這方面中國軍隊增加了兵力，構築了堅固陣地網。因此，計畫調新編第十軍（兩個師團）從杭州灣登陸，從太湖南前進，兩軍策應向南京作戰，以實現佔領和確保上海、杭州、南京三角地帶。」對華南的作戰計畫是：「仍按去年計畫大致為一個師團的用兵計畫」。為了鞏固和擴大其全面侵華的前進基地，日軍還將駐北平、天津、山海關等地的兵力由1700人增至5700人，並多次進行軍事演習，為進一步奪取北平創造條件。
「七七」事變爆發後，日本政府於7月9日放出「不擴大事態」的煙霧，以爭取時間調動兵力。11日發出《派兵華北的聲明》。日本參謀本部還發布命令：從朝鮮和中國東北抽調第二十師團和混成第一、第十一旅團，趕赴華北。12日新到任的香月清司中將司令官認為，「對華一戰」的形勢正在形成。於是，命令所屬部隊「作好適應全面對華作戰的準備」。16日日軍參謀本部規定：「在華北方面能使用的主要兵力集結完後，即以主力指向北平近郊，一舉擊潰平津地方之中國軍隊」。當即第二十師團和混成第一、第十一旅團到達天津、密雲和懷柔以南之高麗營，完成對平津地區的進攻部署。又於20日作出「使用武力，首先奪取平津」的決定。爾後，以平津為出發地，奪取華北的冀、察、晉、綏、魯五省。
日軍完成首先奪取平津的部署後，26日攻佔廊坊。同時，向中國發出最後通牒，限中國軍隊在27日中午前撤退，否則將採取行動。通牒遭中國軍隊的拒絕。28日，日軍即向平津發起瘋狂的進攻。駐守北平南苑的國民黨二十九軍第三十八師和北上增援的第一三二師部與日軍展開了激戰。副軍長佟麟閣，第一三二師師長趙登禹相繼犧牲。29日、30日北平、天津「淪陷」。此後，日軍組成以寺內壽一郎大將為司令官的華北方面軍。調集8個師團繼續向華北腹地進攻：一路沿津浦鐵路向山東進攻；一路沿平綏鐵路向察哈爾、山西、綏遠方向進攻。華北處在危機之中。
與此同時，在華日軍於8月13日大舉進攻上海，於11月12日侵佔上海，12月13日侵佔南京。
在日軍大舉進攻的情況下，蔣介石下達了抗日總動員令，並親任陸、海軍總司令。先後將華北、華中、華南劃為6個戰區（後增至12個戰區。調遣100餘萬軍隊開赴前線，奮起抗戰。在平津、平漢、津浦、京綏等地開展有組織的抵抗。進行了淞滬會戰，忻口、太原會戰，徐州會戰以及武漢保衛戰。李宗仁、白崇禧指揮的徐州戰役，斃、傷日軍兩萬多，在國內產生了重大影響。
但是由於國民黨執行片面抗戰的路線，推行的是單純防禦的戰略方針，軍隊內部派系林立、矛盾重重，戰場上只顧各自保存實力，互不配合，屢屢喪失殲滅敵人的良好戰機。甚至有些部隊在日軍進攻面前，不戰而逃，節節敗退，造成國民黨正面戰場的嚴重失敗。