八路军、新四军在战略相持阶段，坚决贯彻中国共产党独立自主、全面抗战的政治路线，着重向敌人后方发展，开辟敌后根据地。主要从战略上配合国民党军队作战。这样，在中国抗日战争中，就形成互相配合的两个战场，一个是主要由国民党军队担负的正面战场，一个是主要由共产党军队担负的敌后战场。1938年冬，中共中央又作出重要的战略决策：将原在山西山区的八路军三大主力分别向河北和山东的平原地区挺进。这年11月下旬，第一二九师主力进入冀南，第一二○师主力进入冀中，第一一五师师部率第三四三旅进入冀鲁豫边区和山东，在这些地区开辟新的抗日根据地。这个重要的战略性行动，大大加强了平原地区的抗日游击战争。新四军各部也利用山区和河湖港汊等复杂地形开展游击战。敌后的抗日游击战争出现了新的局面。
在八路军、新四军向敌后进军的同时，共产党人杨靖宇等领导的坚持在白山黑水之间长期从事抗日武装斗争的东北抗日联军更加活跃起来，汉、满、朝鲜各民族的抗日战士给日、伪军以沉重的打击。
中国共产党领导的抗日力量在国民党正规军大规模溃败的同时，（从1937年7月至1938年10月，仅一年零三个月的时间，日军就占领了北平、天津、上海、南京、广州、武汉，夺取了中国人口密集的大片国土）敢于深入敌后作战，是有着正确的理论方针指导的。针对抗战爆发后，对抗战前途存在的“亡国论”和“速胜论”等错误观点，针对在共产党内一些人又有轻敌思想，以为依靠国民党二百万正规军就可使抗战速胜，针对党内党外都有人轻视游击战争，而把希望寄托于正规战争，以为靠正规战就能速胜，游击战无助于取得胜利这样的错误观点。毛泽东在抗战开始不到一年的时间里，就写出了《论持久战》这样揭示抗日战争全过程客观规律的理论文章。关于战争的性质和矛盾，他指出：“中日战争不是任何别的战争，乃是半殖民地半封建的中国和帝国主义的日本之间在20世纪30年代进行的一个决死战争。”在这场战争中，中日双方存在着互相矛盾的四个基本特点：第一，日本是个帝国主义强国，中国是个半殖民地半封建弱国；第二，日本的侵略战争是退步的、野蛮的，中国的反侵略战争是进步的、正义的；第三，日本战争力量虽强，但它是个小国，人力、军力、财力、物力均感缺乏，经不起长期的战争，中国是个大国，地大、物博、人多、兵多，能够支持长期的战争；第四，日本的非正义战争在国际上是失道寡助的，中国的正义战争却是得道多助的。第一个特点决定了日本的进攻能在中国横行一时，中国不能速胜，中国抗战不可避免地要走一段艰难的路程。后三个特点决定了中国不会亡国，经过长期抗战，最后胜利属于中国。
《论持久战》科学地预见到抗日持久战争将经过战略防御、战略相持、战略反攻三个阶段。明确指出，通过三个阶段，在双方的力量对比上，中国必将由劣势到平衡到优势，而日本则必将由优势到平衡到劣势。其中，战略相持阶段的时间将相当长，遇到的困难也将最多，然而它是整个战争转变的枢纽。这个阶段中，我们的作战形式主要的是游击战，而以运动战辅助之。这个阶段的战争是残酷的，但是游击战争能够胜利。速胜论者不知道战争是力量的竞赛，在战争双方的力量对比没有起一定变化以前，就要举行战略的决战是没有根据的。“中国将变为独立国，还是沦为殖民地，不决定于第一阶段大城市之是否丧失，而决定于第二阶段全民族努力的程度。如能坚持抗战，坚持统一和坚持持久战，中国将在此阶段中获得转弱为强的力量。”
《论持久战》明确指出：抗日战争是持久的，最后胜利属于中国。毛泽东深刻地揭示了中国抗日战争必须经过持久抗战取得胜利的客观根据。
抗日战争的实践证明，毛泽东在这篇文章中的预见是完全正确的。
中国共产党领导的军队在敌后开展的游击战争，是世界历史上罕见的艰苦战争。他们面对着强大的日军，只有极简陋的武器装备，没有来自后方的枪支弹药的接济。他们在敌人的包围中创建抗日根据地，那里大多是穷乡僻壤，物质条件极其恶劣。但由于中国共产党的抗战主张和纲领代表着全国人民的共同愿望，因而得到人民的坚决拥护。八路军、新四军深入敌后，所到之处都得到人民的坚决支持，因而发展很快，先后建立了十几块抗日根据地，有力地支援了国民党正面战场的作战。
1940年夏，抗战进入最困难时期，国内投降势力抬头，投降危险增加，国际德意法西斯在欧洲战场上不断得手，法国沦陷，英国孤军抵抗，日本侵略气焰升高。1940年8月1日，日本近卫内阁发表基本国策声明，内容为：（1）基本政策。声称日本国策之基本目的，在于以日本立国之“八绂一宇”精神，去建立“世界之和平”，而其第一步系在日、满、华三国团结之基础上，先建立大东亚之新秩序。（2）国防与外交政策。日本外交之最终目的，在于建设“大东亚之新秩序”，其第一步则为求取“中国事件”之完全解决。（3）革新国内机构。要求使教育、行政、经济体制进一步法西斯化，以适应对外扩张侵略的基本国策之需要。
日本近卫内阁的声明暴露了灭亡中国的野心，引起国内广泛关注。8月5日，《新华日报》发表社论，评论日本内阁的基本国策声明，指出近卫声明实质上是田中奏折的翻版。
为了回击投降势力的抬头，振奋人民克服困难的勇气，八路军总部决定，在华北战场上开展较大规模的战斗，创立显著的战绩，影响全国的抗战局势，兴奋抗战的军民，争取时局好转。
8月8日，八路军总部下达战役行动命令。8月20日夜，在总部统一指挥下，参战我军在敌人毫无戒备的情况下发动突然攻击，打响了震惊中外的百团大战。
百团大战历时3个半月，取得重大战绩。共毙伤俘日伪军3万多人，使华北敌人交通一度瘫痪。战役打击了日寇，坚定了全国抗日信心，回击了顽固派诬蔑八路军“游而不击”的谣言。蒋介石发出嘉奖电，称“贵部窥此良机，断然出击，予敌甚大打击，特电嘉奖”。
由于中共领导的敌后游击战争的发展和抗日根据地的扩大，迫使日军将主力移驻华北，推行“治安肃正”运动。但三次“治安肃正”作战，均以失败告终。1941年春，日军出于变华北为“大东亚兵站基地”的战略目的，把“治安肃正”运动进一步扩展为“治安强化运动”。3月20日，伪华北政务委员会委员长王揖唐发表广播讲话，宣布从3月30日起至4月3日止，在华北进行“治安强化”运动。所谓“治安强化”运动的主要内容，就是将华北敌后划分为“治安区”（即沦陷区）、“准治安区”（即游击区）、“非治安区”（即根据地），分别施以不同的方针。在“治安区”，日伪以“清乡”为主，强化保甲制度，建立伪军伪组织，实施怀柔政策，以掌握民心，巩固其统治；在“准治安区”，日伪以“蚕食”为中心，怀柔与恐怖并重，实行“绝缘政策”，制造“无人区”；在“非治安区”，日伪以“扫荡”为主，实施“三光政策”，扼杀根据地军民的生存条件。日伪制定了“治安强化”运动的三年计划，从1941年春至1942年秋，接连推行了5次“治安强化”运动。例如：1942年5月1日，日军华北方面军为实现“确保华北，先保平原”的企图，纠集了3个师团又2个旅团共5万余人的兵力，由冈村宁次亲自指挥，开始对冀中抗日根据地进行大“扫荡”。日军采取“纵横张网，对角清剿，反复合击”的战法，先以精锐部队包围深县、武强、饶阳、献县中心地区，企图歼灭冀中八路军主力及党政军领导机关。此举扑空后，又将冀中基本地区划分为4个合围区，进行反复的分区“扫荡”，然后再进行面上的“清剿”。日军在此次“扫荡”中，在冀中6万平方公里土地、8000个村庄中，密布了1753个据点，修筑铁路1539里，公路15166里，挖掘了长8373里、深宽在2丈以上的封锁沟，沟沟相通、堡堡相连，把根据地分割成2690个小块。村与村之间，敌骑兵队、自行车队日夜巡逻，700多辆汽车穿梭于密如蛛网的公路上，形成“铁环阵”严密封锁圈。冈村宁次乘飞机往返巡视指挥，妄图一举歼灭冀中抗日武装。冀中区八路军以大部兵力转移到外线打击敌人，留一部主力高度分散，配合游击队就地坚持斗争。经过两个多月艰苦斗争，八路军作战272次，毙伤日伪军共1．1万余人。在反“扫荡”中，八路军主力部队和地方武装共伤亡2万余人，区以上干部被害三分之一，群众被杀害达5万以上。而在山西战场，1942年5月下旬，日军集结精锐部队3万余人，采取“铁壁合围”的战术，分多路向驻山西辽县麻田村的第十八集团军总部实施远距离奔袭。为掩护总部突围，副总参谋长左权率第三八五旅主力英勇抗击日军。6月2日，左权副总参谋长在战斗中头部中弹，壮烈殉国。
在中共中央坚强领导下，八路军、新四军及中共领导的所有抗日武装上下一致，顽强抗战，终于将侵华日军发动的一次又一次大围剿打破，并使抗日根据地不断扩大，从1943年起，敌后战场形势日见好转，并转入局部反攻，为抗日战争的最后胜利打下坚实的基础。