1937年卢沟桥事变后,日本发动全面侵华战争。中共中央推动建立抗日民族统一战线,国共合作共同抗战。八路军主力改编为国民革命军第八路军,由朱德、彭德怀指挥,下辖三个师;南方红军游击队改编为新四军,由叶挺、项英领导。八路军在敌后战场迅速展开行动,平型关大捷成为全国抗战首次重大胜利,打破日军不可战胜的神话。
随着太原失守,敌后游击战上升为主导地位。毛泽东提出《论持久战》,明确抗战分为战略防御、相持、反攻三阶段。八路军在华北、华中等地发动群众,开展地道战、铁道游击战等灵活战术,建立抗日根据地。1940年发动的百团大战,通过交通破袭战摧毁日军“囚笼政策”,歼灭大量日伪军,提振全国抗战信心。
抗战期间,国民党顽固派制造皖南事变,围攻新四军。中共中央重建新四军军部,继续坚持抗战。1945年,苏联对日宣战,八路军、新四军发起全面反攻,日本最终无条件投降。十四年抗战中,中国共产党领导的人民武装歼灭日伪军超170万人,为世界反法西斯战争作出巨大贡献。抗战胜利后,中国面临内战危机,人民军队进入新的历史阶段。