日军侵占南京后，国民政府虽西迁重庆，但政府机关大部和军事统帅部却在武汉，武汉实际上已成为当时全国军事、政治、经济的中心。
12月14日，也就是南京沦陷的第二天，蒋介石紧急召见了立法院院长孙科、外交部长王宠惠、前线指挥官李宗仁、陈诚、白崇禧等人，对目前的战局进行了研判，并讨论了南京失守后军事委员会拟定的保卫武汉的作战计划。
在这次召见中，蒋介石除了要求李宗仁、陈诚、白崇禧等人制定好武汉防卫作战方案外，亟不可待地给孙科和王宠惠布置了一个任务：在目前抗战形势越加严峻的时刻，一定要尽最大努力和苏联政府沟通，争取他们早日出兵中国，参加对日作战。
蒋介石所抱的这种希望，从抗战开始以来就一直没有泯灭过。
1937年9月13日，第18届国联大会在日内瓦召开，苏联政府履行了他们对中国政府的承诺，苏联代表、外交人民委员李维诺夫在这次大会上，态度鲜明、立场坚定地谴责了日本人的侵略行为。
10月22日，当上海保卫战进入僵持阶段时，蒋介石致电时在莫斯科的中国军事代表团团长杨杰，询问如果《九国公约》签字国会议失败，中国决心军事抵抗到底，苏俄是否有参战之决心与其具体日期时，正在莫斯科的杨杰和张冲求见了斯大林，转达了蒋介石的希望和请求。斯大林听了他们的请求后，沉吟良久，没做正面回答——但，在11月10日，伏罗希洛夫宴别中国代表张冲时，要张归国后转告蒋介石：“在中国抗战到达生死关头时，苏联理当出兵，决不坐视不管。”
张冲归国后，向蒋介石转达了伏罗希洛夫的话，这无疑使在战争中煎熬的蒋介石倍感宽慰。所以，11月30日，蒋介石对苏联的这一决定致电伏罗希洛夫及斯大林表示感谢——谁知，仅仅过了5天，斯大林、伏罗希洛夫回电称：“苏联希望支援中国，削弱日本，但目前苏联尚未到与日本开战时机。”
这样的答复，表达了莫斯科领导者复杂和矛盾的心态：他们既要在军事上支援中国，让中国拖住日本人，但又不想和日本人撕破脸，直接对日宣战。伏罗希洛夫的回电，让蒋介石的心凉了半截——但，什么时候才是苏联对日开战的时机呢？两周后，蒋介石再次亲自致电斯大林，呼吁苏联“在当前关键时刻”出兵、“给中国以生存的帮助”、“挽救东亚危局”等——他的这一呼吁，依然只得到苏联在道义方面支持、军事方面援助的答复，还是没有得到他们直接出兵中国的承诺。
对苏联方面的这种态度，蒋介石心有不甘，依然抱着像战争初期对美英诸国的心态一样，还存着侥幸的心理。
“哪怕只有一丝希望，都不能够轻言放弃。”蒋介石对孙科和王宠惠等人这样讲道，“你们应该知道，只要能够争取苏联出兵，那么整个抗日战局，就会发生根本性的转折。”
蒋介石心存侥幸，也不能说没有一点道理。
从苏联政府对待中国问题的态度上，他窥见了斯大林的一个弱点，那就是：在而今错综复杂的国际关系中，只有中苏两国唇齿相依、利益攸关。苏联人最担心的不是其它，他们最担心的是国民党政府放弃抵抗，与日本人妥协。蒋介石知道，在对待国家和民族利益上，斯大林是一个现实主义者，他们最终将会最大程度地满足自己的要求——最能说明问题的事例，就是在对待中共这个问题上。
刚开始，在苏联制订的对华军事援助方案中，斯大林也曾考虑赠与中共领导的八路军一些武器。但，蒋介石对此极为敏感，一开始就强硬地坚持无论苏联援助中国的人员也好，物资也罢，都必须全部给国民政府，半点也不能给中共领导的八路军。他几次致电莫斯科的杨杰和张冲，要求他们对任何“以俄货直接由俄接济共党之说”，必须“严词拒绝，切勿赞同”。最后，在援助中共这个问题上，斯大林也不得不对蒋介石作了妥协——所有援华的人员皆由蒋介石指挥，所有援华的物资全部由蒋介石接收。
对于这个决定，斯大林确实是违心的。
在崔可夫来华前夕，斯大林就曾直截了当地对他说道：“照理，中国共产党要比蒋介石对我们更亲近些；照理，主要援助应该给予他们。但是，这种援助看起来是在向一个与我们保持外交关系的国家输出革命。中国共产党在国内的地位还不巩固，蒋介石则有美国和英国的援助，毛泽东是永远得不到这些大国支持的。由于有苏联的援助和英美盟国的援助，蒋介石即使不能打退日本的侵略，也能长期拖住它。”
事情过去了半个多世纪，从目前解密的档案来看，所有的证据表明：斯大林总的的战略目标是让中国拖住日本，以避免日苏战争，从而避免东西两线同时作战；而蒋介石对苏政策的最高目标，则是苏联能够直接出兵对日参战，以挽回不利的战局，最终能将日本人赶出中国。
值得指出的是，此时，斯大林除了担心蒋介石对日妥协，更担心中国国民党内部出现更大的变故。据苏联驻华大使报告：“七七事变”后，国民党副总裁汪精卫一直主张与日和谈；盘踞在山西的军阀阎锡山虽曾一度坚决主战，且号召与中共之八路军积极合作；但随着南京失陷，阎氏的看法亦发生了改变。1937年12月，阎氏前往汉口参加国防会议，曾询问德国驻华大使陶德曼：“中国加入日德意之防共协定如何？日如允中国加入，自须平等待我；否则，可以证明日之侵我，非为防共”——因日本侵略中国，一再以“防共”为辞；故阎氏提议中国不如加入德意日之轴心国同盟。陈立夫、戴季陶等亦向陶德曼提出：“让日本、德国、中国联合起来，先把苏俄打垮。”如若此种论调得逞，苏联岂止是两面受敌？
11月3日，苏联代表团团长李维诺夫受邀参加了“九国公约”签字国在比利时召开的国际会议，他再次表达了支持中国的立场，并呼吁“所有爱好和平的国家联合起来，共同对日实行制裁。”他明确表示，苏联愿意参加任何制止日本侵略的行动，并已做好准备——但正如斯大林所说，他们只是在道义上声援中国，在军事上援助中国，让中国拖住日本，以避免苏联东西两线同时作战，非到万不得已时是不会出兵中国的。
所以，尽管在上海失守、南京沦陷的情况下，苏联政府对中国的政策依然没有改变。他们认为，通过实际援助进一步鼓励中国坚持抗战，是十分必要和至关重要的；但要出兵直接对日宣战，他们还要等待时机。1937年11月，李维诺夫私下对美国驻苏大使戴维斯预言：“中国政府不会放弃华北而与日本讲和的，即使华北沦陷了，中国还会开展游击战抗日的。”李维诺夫还暗示，苏联将给中国抗日军民的游击战提供一些必要的物资和装备等。
正是基于这样的战略考虑，苏联政府不仅慷慨允诺给中国提供抗日急需的军事装备和器材，还秘密派出军事顾问，派出空军志愿人员，以帮助中国减轻压力。同时，他们还对中国提出了一些很有价值的建议，诸如中国应拥有自己的重工业、军事工业，应拥有自己的飞机、大炮和石油等。1937年11月11日，斯大林在百忙之中还抽时间会见了杨杰，并指出：“谁想成为独立自主者，谁就应该组织自己的军事工业。外国人卖的是劣质武器，他们还完全可能拒绝出售武器。”斯大林还特别强调指出，在中国拥有自己的飞行员、自己的炮兵的条件下，任何人都不能战胜中国。他还建议中国应利用一切可能从各方面取得外援，但又说，“仅仅指靠外援是不可靠的事情。”
1938年初，国民政府派立法院院长孙科为特使，率团访问莫斯科，并与苏联主要领导人斯大林、莫洛托夫和伏罗希洛夫等举行了会晤，力争苏联向中国提供更多的军事援助。
这次，苏联政府决定再以贷款方式援助中国抗战。斯大林在会见孙科时建议，第二次再贷款5000万美元。孙科表示，虽然这些数额很大，但对中国抗战来说仍显不足。他希望第二次贷款能增至1亿美元。斯大林允诺第二笔贷款用完后再提供第三笔贷款。
到了1938年夏秋之交，苏日军队在中苏边境张鼓峰一带发生冲突。8月，中日军队在武汉地区展开大会战时，蒋介石再次促使苏联尽快出兵。9月中旬，苏联外交人民委员会答复说，只有出现以下3种情况时苏联才能参加对日作战：1、如果日本进攻苏联；2、如果英国或美国参战反对日本；3、如果国际联盟责成太平洋地区各国参战反对日本。
这样一来，蒋介石要求苏联直接参战的希望无疑是落空了。中国人的抗战，还是必须主要依靠自己进行——苏联的军事援助也好，军事人员进入中国参战也好，也还是只能秘密进行了。
1936年11月任中国驻苏联大使，对中苏关系、苏日关系颇有研究的蒋廷黻在其回忆录中写道：
从他（指杨杰——作者注）与苏联国防部长伏罗希洛夫元帅的谈话中，杨获得苏方的承诺，一旦日本占领南京，苏军将对日作战，他对我说他已将他伟大的外交成就电告委员长。我对他的话感到震惊。我电请委员长注意，请他不要完全采信杨的报告，否则会吃大亏。南京即将陷落之前，委员长为事实所迫，曾以个人名义致电斯大林，要求给予军事援助。他的要求是以杨杰所说的伏罗希洛夫的诺言为基础。该电发出前未征求我的意见，我也不悉内情，直到李维诺夫把斯大林的答复交给我，我才知道。在答复中斯（大林）坦白指出：他和苏联官员从无类似的承诺。同时，斯更讲了很多苏联不能对日作战的理由。