1937年7月7日，震惊中外的卢沟桥事变爆发。这标志着，中国进入全面抗战。当年7月17日，蒋介石在庐山发表讲话，指出：“如果战端一开，那就是地无分南北，人无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责，皆抱定牺牲一切之决心。我们只有牺牲到底，抗战到底，惟有牺牲的决心，才能博得最后的胜利。”此后国民政府军事委员会成为最高统帅部，蒋介石任陆海空军大元帅，统一指挥全国陆、海、空军。
​1937年8月20日，军委会发布《关于全面抗战作战指导方案》，称为了方便统帅指挥，将全国划分为5个战区。第一战区为河北及鲁北地区，蒋介石亲自兼任司令长官。第一战区下辖第一、二、十四集团军。

第二战区为晋察绥地区，山西王阎锡山担任司令长官。第二战区下辖第六、七、十八集团军。
​十八集团军就是著名的八路军。第三战区为京沪杭地区，冯玉祥担任司令长官。第三战区下辖第八、九、十、十五、十九集团军。

第四战区为闽粤地区，何应钦担任司令长官。第四战区下辖第四、十二集团军。第五战区为鲁南及苏北地区，李宗仁担任司令长官。

第五战区下辖第三、五集团军。随着战事的发展，1937年10月26日，增设第七战区，以刘湘为司令长官，下辖第八、十五、二十三集团军，在长江下游沿岸布防。

​全面抗战开始时，实力最强的当属于第三战区。这里集结了国军的主力部队，包括最精锐的中央教导总队。因此，当淞沪会战打响后，第三战区顽强坚守三个月之久，让日军损伤惨重，打破了日本“三月亡华”的狂言妄语。

1938年6月14日，增设第九战区，以陈诚为司令长官，组织武汉保卫战。在这期间，国军主力集结于第四、第五战区。1938年3月—4月，徐州会战中，第五战区在李宗仁率领下，奋起作战，取得了台儿庄大捷，毙伤日军约2万余人，取得了是抗日战争以来最大胜利。值得一提的是，第九战区刚刚增设，就打响了武汉会战。
​武汉会战从6月打到10月，中国军队第五、第九战区在安徽、河南、江西、湖北4省广大地区与日军英勇作战，以伤亡40余万的代价，毙伤日军25.7余万。期间发生了著名的万家岭大捷，74军重创日军第106师团。虽然最终武汉失守，但武汉会战迫使日军放弃速战速决计划，停止了战略进攻，抗战转入相持阶段。