1937年7月7日，震驚中外的盧溝橋事變爆發。這標誌着，中國進入全面抗戰。當年7月17日，蔣介石在廬山發表講話，指出：“如果戰端一開，那就是地無分南北，人無分老幼，無論何人，皆有守土抗戰之責，皆抱定犧牲一切之決心。我們只有犧牲到底，抗戰到底，惟有犧牲的決心，才能博得最後的勝利。”此後國民政府軍事委員會成爲最高統帥部，蔣介石任陸海空軍大元帥，統一指揮全國陸、海、空軍。
​1937年8月20日，軍委會發布《關於全面抗戰作戰指導方案》，稱爲了方便統帥指揮，將全國劃分爲5個戰區。第一戰區爲河北及魯北地區，蔣介石親自兼任司令長官。第一戰區下轄第一、二、十四集團軍。

第二戰區爲晉察綏地區，山西王閻錫山擔任司令長官。第二戰區下轄第六、七、十八集團軍。
​十八集團軍就是著名的八路軍。第三戰區爲京滬杭地區，馮玉祥擔任司令長官。第三戰區下轄第八、九、十、十五、十九集團軍。

第四戰區爲閩粵地區，何應欽擔任司令長官。第四戰區下轄第四、十二集團軍。第五戰區爲魯南及蘇北地區，李宗仁擔任司令長官。

第五戰區下轄第三、五集團軍。隨着戰事的發展，1937年10月26日，增設第七戰區，以劉湘爲司令長官，下轄第八、十五、二十三集團軍，在長江下游沿岸佈防。

​全面抗戰開始時，實力最強的當屬於第三戰區。這裏集結了國軍的主力部隊，包括最精銳的中央教導總隊。因此，當淞滬會戰打響後，第三戰區頑強堅守三個月之久，讓日軍損傷慘重，打破了日本“三月亡華”的狂言妄語。

1938年6月14日，增設第九戰區，以陳誠爲司令長官，組織武漢保衛戰。在這期間，國軍主力集結於第四、第五戰區。1938年3月—4月，徐州會戰中，第五戰區在李宗仁率領下，奮起作戰，取得了臺兒莊大捷，斃傷日軍約2萬餘人，取得了是抗日戰爭以來最大勝利。值得一提的是，第九戰區剛剛增設，就打響了武漢會戰。
​武漢會戰從6月打到10月，中國軍隊第五、第九戰區在安徽、河南、江西、湖北4省廣大地區與日軍英勇作戰，以傷亡40餘萬的代價，斃傷日軍25.7餘萬。期間發生了著名的萬家嶺大捷，74軍重創日軍第106師團。雖然最終武漢失守，但武漢會戰迫使日軍放棄速戰速決計劃，停止了戰略進攻，抗戰轉入相持階段。