为进行豫中会战，日军不得不从捉襟见肘的华北方面军抽调出一半兵力加强到第十二军，并将约15万兵力部署于豫北新乡、开封等地区。国民党第一战区在河南境内部署有8个集团军。4月18日，日第十二军渡过黄河，向国民党军发起攻击。至24日，日军进至密县。其后，日军于5月1日攻陷许昌，6日攻占登封、宝丰、鲁山，8日，南进的日军与由信阳北犯协助作战的日军南北夹击夺取了西平，终于打通了平汉铁路。随后日军集中主力进攻洛阳，并分两路从侧后包抄洛阳。19日，日军开始向洛阳发动进攻，至25日攻陷洛阳城，豫中会战结束，河南的大部国土沦入敌手。
与此同时，日第十一军集结8个师团于岳阳附近，准备进攻湖南。日侵华派遣军司令官畑俊六大将在汉口设前进指挥所，亲自指挥进攻，国民党第九战区有3个集团军部署在长沙——衡阳地区，准备与敌作战。5月27日，日军分三路发起进攻。6月6日，中路日军进至捞刀河北岸。16日，日军开始攻击长沙市，至18日攻陷该城。其后日军又以主力向衡阳进逼，并以一部向衡阳东南迂回。26日，日军形成两面夹击衡阳态势。28日，日军开始进攻衡阳。在守军的顽强抗击下，日军被迫于7月2日暂停攻击。11日，日军第二次向衡阳发起进攻，至20日未克，又一次被迫停止攻击。其间国民党增援衡阳的部队因受阻未能突入衡阳城。8月3日，在日军第十一军司令官横山勇的亲自指挥下，日军第三次向衡阳发起攻击，激战至8日，守军国民党第十军军长方先觉率部向日军投降，日军在付出巨大代价后终于占领衡阳，守军广大官兵坚守48天的战果付之东流。长衡会战至此宣告结束。
8月，日军新设立第六方面军，由冈村宁次统一指挥第十一、第二十三军，准备分北南两路进攻桂林、柳州。国民党第四战区在这里部署了3个集团军防守。9月上旬，日军北路之第十一军沿湘桂铁路向桂林进攻，14日攻占了通向桂林的门户全县，10月底进至桂林附近。日军南路之第二十三军分别由广东广州附近和雷州半岛出发向广西进攻。9月28日，北上与西进的两路日军会合于柳州东南的平南。10月20日，国民党军队对该方向日军进行反击，未能成功。11月4日，日第十一军开始进攻桂林，至11日，桂林陷落。同时，日第二十三军不断逼进柳州，并于9日向柳州发起猛攻，10日攻占柳州。日第十一军由柳州西进，于15日攻占宜山，12月初进至贵州独山附近，遭到中国第六、第八、第一战区部队的合力反击，14日撤退至东河一线与中国军队形成对峙。日第二十三军沿湘桂铁路继续南下，21日占领宾阳，24日攻占南宁，12月10日与由越南北上的日军在绥渌会合，终于完成了打通与南方军的陆上联系的计划。其后日军又于1945年1—2月间攻占韶关等地，彻底打通了粤汉铁路。
日军还于3—6月与中国军队进行了豫西鄂北会战和湘西会战，企图侵占鄂北老河口空军基地和湘西芷江空军基地，虽然在付出伤亡1.5万余人的代价后占领了老河口，但却在湘西遭到沉重打击而惨败。在日军发动打通大陆交通线作战，国民党军队节节败退的同时，我敌后解放区军民从1944年春季开始对敌人展开了局部反攻，进一步扩大解放区，缩小敌占区。
在华北，我晋察冀、晋冀鲁豫、晋绥和山东解放区军民先后开始向敌军发起反攻，收复了大片国土。在华中，新四军分别在苏中、苏北、苏南、淮北等地对敌发起进攻，取得一系列胜利。至1944年底，八路军、新四军共与敌进行2万余次战斗，歼敌30余万人，收复敌占国土8万余平方公里。
进入1945年我军的攻势更加猛烈。在华北，八路军展开了大规模的春季攻势与夏季攻势。晋冀鲁豫军民先后进行了道清战役、沁源围困战、南乐战役、东平战役、安阳战役、阳谷战役及其他战斗，共歼敌3万余人。山东军区军民先后进行了讨伐伪军荣子恒部和赵保原部战役、蒙阴战役、反“扫荡”作战、讨伐伪军厉文礼部和张步云部以及张景月部战役，共歼敌4.7万余人。晋察冀军民先后进行了任河、文新、安饶战役，雁北战役，察南战役，热辽战役及其他战斗，共歼敌近2万人。晋绥军民在春季攻势和夏季攻势中也歼敌数千。在华中，新四军先后进行了阜宁战役，三垛伏击战、宿南战役、睢宁战役等战役战斗，歼灭大量日伪军。经过春季和夏季攻势，我军共歼灭日伪军16万余人，解放了24万多平方公里的国土和1000万人口，进一步压缩了日军占领地。至此，我八路军、新四军和华南抗日纵队已发展到91万，民兵达220万，在华北、华中、华南共建立了总面积近100万平方公里的十多块解放区，总人口达9550万。
1945年5月8日，德国法西斯无条件投降，欧洲战争结束，日本法西斯侵略者成了全世界人民反法西斯斗争的唯一对象，处于世界反法西斯阵线的包围之中，在国际上完全陷于孤立。经过数年侵略战争，其原本较强的国力已消耗殆尽，加之主要依赖进口的钢铁、石油等主要资源因进口途径基本被断绝，战争资源日趋枯竭，至1945年七八月间经济已濒临彻底崩溃的边缘。随着战争的不断失利，生活的贫困，日本全国上下人民厌战、反战运动不断高涨，日军士气不断下降。至1945年6月，在中国战场，日军已完全陷入中国军队的包围之中，仅固守在一些大中城市、交通线和海岸线上作垂死挣扎。在太平洋战场，美军攻占冲绳岛，直逼日本本土。日本侵略者的失败已成定局，只不过是时间早晚问题。
在世界反法西斯战争和中国抗战即将取得最后胜利的形势下，1945年4月23日至6月11日，中国共产党在延安召开了第七次全国代表大会，毛泽东做了《论联合政府》的政治报告，朱德做了《论解放区战场》的军事报告，刘少奇做了《关于修改党的章程》的报告，周恩来做了《论统一战线》的讲演。大会根据上述报告确定了“放手发动群众，壮大人民力量，在我党的领导下，打败日本侵略者，解放全国人民，建立一个新民主主义的中国”的政治路线，阐明了由人民的军队、人民的战争和人民战争的战略战术所构成的中国人民抗战的军事路线，指出了“准备在抗战前期实行从抗日游击战争到抗日正规战争的战略转变”的军事任务。这次大会对于彻底打败日本侵略者，夺取新民主主义革命的胜利具有决定意义。
国民党也于5月5日至21日在重庆召开了第六次全国代表大会，在制定了坚持独裁、准备内战的路线的同时，拒绝了中国共产党提出的废除一党专政、成立联合政府、加强民族团结、反对分裂内战，建立一个独立、自由、民主、统一和富强的新中国的主张，为在抗战胜利后进行大规模反动内战作了政治、思想和组织准备。
1945年7月17日至8月2日，英、美、苏三国首脑在德国波茨坦举行会谈。7月26日，中、美、英发表《波茨坦宣言》，最后敦促日本政府无条件投降。8月6日和9日，美国分别向日本的广岛和长崎投放了原子弹。8月8日，苏联政府对日宣战。9日，100余万苏军分三个方向向侵占中国东北的日本关东军发起进攻，至8月下旬基本消灭了日本关东军主力，共歼日军67万余人。
8月9日，毛泽东发表《对日寇的最后一战》的声明，号召全国人民进行全国规模的大反攻。8月10日，日本政府照会各同盟国乞降，但日军仍在继续顽抗。同日，八路军总部向全军发布了反攻命令，命令我全体军民向日军展开全面反攻。晋察冀军区向北平、天津等大中城市及平绥路、平汉路北段、津浦路北段地区推进，解放了张家口等地，对北平、天津等大城市形成了包围。山东军区向津浦路中段和胶济路推进，解放了山东境内的大量国土。晋冀鲁豫军民向平汉路中段和陇海路中段展开进攻，解放了上述地区许多国土。晋绥军区解放了包括归绥在内的许多国土，包围了太原。华中新四军向苏、浙、皖省敌占区展开进攻，收复了华中的大片国土。华南抗日游击队也向日军发起了反攻。至年底，我军共歼灭日伪军近40万人，收复了250座县以上城市，切断了华北和华中的主要交通线。
1945年8月14日，日本召开最高战争指导会议和内阁御前会议，天皇裕仁决定接受波茨坦公告，并颁布停战诏书。8月15日，日本政府向全国广播了天皇的停战诏书，9月2日，日本政府代表重光葵外相和大本营代表梅津美治郎参谋总长，在东京湾内停泊的美国“密苏里号”战列舰上无条件地签署子投降书，第二次世界大战结束。9月9日，中国派遣军总司令冈村宁次代表日军在南京向国民党政府签署了投降书，10月25日，台湾日军代表又在台湾台北市签署了投降书，中国人民经过8年的浴血奋战终于战胜了日本侵略者。
抗日战争的胜利有着伟大的历史意义。首先，抗日战争的胜利是中华民族反抗侵略，争取民族解放的伟大胜利。1840年鸦片战争以后，由于清政府政治腐败，国力衰弱，军备废弛，帝国主义不断侵入，中国开始逐步沦为半殖民地半封建社会，中华民族饱尝了遭受侵略的苦难：1840年英国侵略者发动鸦片战争，战争的结局是以清政府被迫签订了丧权辱国的中英《南京条约》和《虎门条约》、中美《望厦条约》、中法《黄埔条约》而告终。1856年，英法联军又发动了第二次鸦片战争侵略中国，战争结局是清政府被迫与英法俄美等国签订《天津条约》、《北京条约》、《瑷珲条约》，号称“万园之园”的圆明园也被侵略者付之一炬。1883年法国侵略者发动的中法战争也以清政府失败告终。1894年的中日甲午战争，又是以清政府签订卖国的《马关条约》告终。1900年，英、俄、法、德、日、意、美、奥八国联军发动侵华战争后，清政府又通过签订《辛丑条约》进一步出卖了主权。只有在抗日战争中，中华民族在中国共产党所领导的抗日民族统一战线旗帜的指引下，经过8年艰苦卓绝的斗争，终于打败了日本侵略者，彻底粉碎了日本帝国主义灭亡中国的梦想，挽救了中华民族的危亡。这是百多年来中华民族反对帝国主义侵略的第一次全面胜利，为中华民族反抗侵略的民族解放战争史谱写了光辉的一页。
其次，抗日战争的胜利也是世界反法西斯战争的伟大胜利。抗日战争不仅是中华民族反抗侵略的战争，也是世界反法西斯战争东方战场的重要组成部分。自1931年九一八事变开始，中国就揭开了第二次世界大战这个反法西斯战争的序幕，并经过14年浴血奋战坚持至最后胜利。从1937年七七事变全面抗战开始，在8年的抗战中，中华民族以军民伤亡3500万人，其中死亡2000万人，直接经济损失1000多亿美元，间接经济损失5000亿美元的巨大牺牲，沉重地打击了日本帝国主义的侵略扩张。由于中国人民的英勇斗争，不仅使日本将其绝大多数兵力陷于侵华战场不能自拔，而且破坏了日军北进入侵苏联的计划，同时也推迟了太平洋战争的爆发。在太平洋战争爆发后，中国仍抗击着占日本总兵力60％的日军，极大地支援了盟军在太平洋作战。就是到日本投降前夕，中国军民还抗击着占日本总兵力半数以上的200余万日军，并在盟国的支援下，经过战略反攻，战胜了侵华日军。在8年抗战中，中国军民经过20多次会战和200多次重要战役，共歼灭日军150余万人，接收投降日军128万人，为世界反法西斯战争的胜利做出了不可磨灭的贡献。
抗日战争的胜利更是中国革命的伟大胜利。面对日本帝国主义的侵略，中国共产党以马列主义、毛泽东思想为指导，积极倡导并创建了广泛的抗日民族统一战线，成为团结与领导全民族进行反侵略战争的核心。为了领导抗日民族统一战线夺取抗战的胜利，中国共产党在政治上坚持抗战，反对投降，坚持团结，反对分裂，坚持进步，反对倒退，在军事上实行机动灵活的战略战术，辅以强有力的政治工作，使全党军民紧密团结，生死与共，不仅战胜了凶残的日本帝国主义，而且也打退了国民党反动派发起的一次又一次反共高潮。经过8年艰苦卓绝的抗战，不仅沉重打击了日本侵略者，也极大地提高了自身的威望，增强了自身的力量。在国民党正面战场节节败退时，特别是1943年，中国共产党领导的八路军新四军等抗日武装力量，在华北、华中、华南敌后战场抗击着64％的侵华日军，95％的伪军。抗战胜利时，我军则由抗战前夕的5万余人发展到120余万，民兵达260余万，领导的解放区人口达9550万人，革命力量经过血与火的考验更加壮大，为日后打败国民党反动派掀起的内战，夺取全国解放战争的胜利打下了坚实的基础。