1941年12月7日，日本袭击美国海军基地珍珠港。8日，美国、英国对日本宣战。9日，中国政府正式对日本宣战，同时声明对德、意两国处于战争状态，太平洋战争爆发。1942年1月1日，中、美、英、苏等26国代表在华盛顿签署对轴心国共同行动的宣言，结成世界反法西斯统一战线。次日，蒋介石接受同盟国的推举，担任中国战区最高统帅，指挥本战区的盟军共同对敌作战。在整个太平洋战场上，中国作为主要战场，钳制了日军的60万兵力。中国军队为了配合美、英军的对日作战，进行了第三次长沙会战，使日军遭受了太平洋战争爆发后的第一次大失败。同年3月，日军进攻缅甸，英国守军告急，中国以陆军第五、第六、第六十六军组成中国远征军入缅作战。

1943年11月，美、英两国首脑邀请蒋介石出席开罗会议，共同协商对德、日作战的计划，并发表了《开罗宣言》。由于中国军民英勇抗击日军，对世界反法西斯战争作出巨大贡献，中国成为世界四大强国之一，并且是联合国发起国之一。

1943年，在太平洋战场美军转入战略反攻。日本为了挽救其军事上的不利态势，于1944年发动打通大陆交通线的豫湘桂战役。结果国民党军大溃败，丢失了大片国土。

1945年4月23日至6月11日，中国共产党在延安召开第七次全国代表大会，制定了“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。1945年7月26日，中、美、英3国发表《波茨坦公告》，敦促日本无条件投降。8月6日和9日，美国在日本广岛、长崎各投下一颗原子弹。8月8日，苏联对日宣战，并向中国东北日军占领区进军。中国军队积极配合盟军的攻势，进行了全面大反攻，日本终于在8月15日正式宣告无条件投降。9月2日，正式举行日本投降签字仪式。9日，侵华日军总司令冈村宁次在南京签署了投降书。至此，中国人民抗日民族解放战争胜利结束。

中国军民在8年抗战中，承受了最大的民族牺牲，付出了高昂的代价。但是，中国的持久抗战特别是中国共产党领导的敌后抗战，抗击和牵制了日本陆军总兵力的2/3，共歼灭日军150余万人，约占日军在第二次世界大战中死伤人数的70。抗日战争进入相持阶段后，中国共产党领导的敌后战场抗击着约60的侵华日军和95的伪军，歼灭日伪军170余万人。日本战败后，向中国投降的日军共128.3万人。

中国人民抗日战争的伟大胜利，是中国各族人民近百年来反抗外国侵略的第一次取得完全胜利的战争，抗日战争在中国历史上写下了壮烈光辉的篇章。