1937年1月，中共中央领导机关迁驻延安。此后，延安成为指引中国革命方向、照耀中华民族前程的红星。
为了促进国共合作的实现，1937年2月10日，中共中央致电国民党五届三中全会，提出五项要求：停止内战，一致对外；保障言论、集会、结社的自由，释放一切政治犯；召开各党各派各界各军的代表会议，集中全国人才，共同救国；迅速完成对日作战的一切准备工作；改善人民生活。并提出，如果国民党将五项要求定为国策，共产党愿意实行四项保证：停止武力推翻国民党政府的方针；苏维埃政府改名为中华民国特区政府，红军改名为国民革命军；特区实行彻底的民主制度；停止没收地主土地的政策。这四项保证是对国民党的重大让步。这种让步是有原则的，在国难当头的情况下也是必要的。因为只有这样，才能消除两大政党和两个政权的对立，实现国共合作，一致反抗日本的侵略。这五项要求和四项保证引起巨大反响，并得到国民党内部抗日派的赞同。
在中国革命进程和国共关系即将发生重大变化的转折关头，中共中央大力加强党自身的思想理论建设和政治建设。5月，中共中央在延安召开党的苏区代表会议，批准了遵义会议以来党的政治路线。接着，又召开党的白区代表会议。7月和8月，毛泽东在延安抗日军事政治大学讲授哲学（其中的两个部分后经修改，以《实践论》《矛盾论》为题编入《毛泽东选集》），从马克思主义认识论、辩证法的高度，着重揭露和批判了长期存在于党内的主观主义错误。这些都为迎接全国抗日高潮的到来，作了政治上、思想上的重要准备。
二十世纪三十年代，第一次世界大战后走上法西斯主义道路的德、意、日三国企图重新瓜分世界，先后结为反共同盟，成为欧洲和亚洲的战争策源地。经过长期的准备，日本帝国主义于1937年7月公然发动大规模的全面侵华战争。
7月7日夜，日本侵略军在北平西南的卢沟桥附近，突然向中国驻军进攻，中国官兵奋起抵抗。中华民族全面抗战从此开始。日军在7月底占领北平和天津，接着沿平绥、平汉、津浦三条铁路向华北地区扩大进攻，企图以三个月时间“灭亡中国”。
在生死存亡关头，只有全民族团结抗战是生存和发展的唯一出路。中国共产党高举起抗日的大旗，在事变发生的第二天就通电全国，号召“全中国同胞、政府与军队，团结起来，筑成民族统一战线的坚固长城，抵抗日寇的侵掠！国共两党亲密合作抵抗日寇的新进攻！”同日，毛泽东、朱德、彭德怀等红军领导人致电蒋介石，表示红军将士愿意“为国效命，与敌周旋，以达保土卫国之目的”。党的各级组织积极动员人民群众参加抗日战争。
为促进国共两党实现团结抗日，中共中央派周恩来等再上庐山与国民党谈判。周恩来等向蒋介石送交《中共中央为公布国共合作宣言》，提出迅速发动全民族抗战、实行民主政治和改善人民生活等基本要求，重申中国共产党为实现国共合作的四项保证。
在全国抗日救亡运动高涨和共产党倡议国共合作抗战的情况下，蒋介石7月17日在庐山发表谈话，表示了准备抗战的决心，但还没有完全放弃对日媾和的企图。日军不断扩大侵略，把战火从华北烧到华东。8月13日，中国军队在上海奋起抗战。国民党当局在其统治受到致命威胁时，急欲调动红军开赴前线，因而在国共谈判中表现出较多的合作愿望。
8月，国共两党达成将红军主力改编为国民革命军第八路军等协议。8月25日，中共中央军委发布红军改编为八路军的命令（9月改称第十八集团军），下辖三个师，全军约4.6万人。接着，在南方八省边界地区的红军和游击队除琼崖红军游击队外，改编为国民革命军陆军新编第四军，下辖四个支队，全军约1.03万人。红军改编后迅速开赴抗日前线。国共两党军事上的合作，推动了全国抗战和国共合作的进一步发展。
8月下旬，中共中央在陕北洛川召开政治局扩大会议，这是在全国抗战刚刚爆发的历史转折关头召开的一次重要会议。会议通过《中国共产党抗日救国十大纲领》和毛泽东起草的宣传鼓动提纲《为动员一切力量争取抗战胜利而斗争》。会议强调，必须坚持统一战线中无产阶级的领导权，在国民党统治区放手发动抗日的群众运动。会议通过的十大纲领和决定，标志着党的全面抗战路线的正式形成。
在中国共产党的多次催促下，国民党中央通讯社9月22日发表《中共中央为公布国共合作宣言》；23日，蒋介石发表实际上承认中国共产党合法地位的谈话，标志着以国共两党合作为基础的抗日民族统一战线正式形成。全国各族人民、各进步党派、抗日团体和社会各阶层爱国人士以及海外侨胞热烈欢迎国共两党重新合作，并以不同形式参加了抗日民族统一战线。中华民族空前的大团结，对抗日战争的全面展开有重大意义。
红军改编为国民革命军后，迅速开赴抗日前线。八路军刚开赴抗日前线时，主要是直接在战役上配合国民党军作战，以少部兵力进行发动群众和组织群众武装的工作。9月25日，八路军第一一五师主力在晋东北平型关附近伏击日军，歼敌1000余人，击毁汽车100余辆，取得全国抗战以来中国军队的第一次大胜利，粉碎了日军“不可战胜”的神话，极大地振奋了全国军民的精神和抗战信心，提高了共产党和八路军的威望。接着，八路军又配合国民党军进行了忻口战役，历时20余天，是华北战场上规模最大、战斗最激烈的一次战役，也是国共合作抗日配合得较好的一次战役。
国民党在抗战初期表现出一定的抗日积极性。国民党军队先后进行平津、淞沪、忻口、徐州及保卫武汉等战役，并取得台儿庄战役的胜利，再加上八路军、新四军在敌后广泛开展游击战争，日军叫嚣的“三个月灭亡中国”的计划彻底破产。但是，由于敌强我弱的总形势和国民党实行片面抗战路线，正面战场的战局处于非常不利的境地，许多重要城市和富饶地区失陷。日军在中国土地上大肆烧杀淫掠，中国人民遭受深重灾难。
11月8日太原失陷后，八路军和党领导的山西新军按中共中央的部署，在敌后实行战略展开，分兵发动群众、武装群众，开展独立自主的敌后游击战争，建立抗日民主政权，开辟抗日根据地。
12月13日，日军占领南京后，进行了长达6周骇人听闻的血腥大屠杀，制造了惨绝人寰的南京大惨案，中国平民和解除武装的士兵被枪杀、焚烧、活埋及用其他方法处死者，达30万人以上。无数妇女遭到蹂躏残害，无数儿童死于非命，三分之一建筑遭到毁坏，大量财物遭到掠夺，昔日繁华的古都成了人间地狱。侵华日军一手制造的这一灭绝人性的大屠杀惨案，是骇人听闻的反人类罪行，是人类历史上十分黑暗的一页。面对极其野蛮、极其残暴的日本侵略者，具有伟大爱国主义精神的中国人民没有屈服，而是凝聚起了同侵略者血战到底的空前斗志，坚定了抗日救国的必胜信念。