第三阶段：从1944年1月解放区战场局部反攻至1945年8月日本宣布无条件投降，是战略反攻阶段。1944年，共产党领导的敌后军民在华北、华中、华南地区，对日伪军普遍发起局部反攻。与此同时，国民党正面战场的豫湘桂战役却出现了大溃败的局面，先后丧失了河南、湖南、广西、广东等省的大部分和贵州省的一部。豫湘桂溃败的同时，中国远征军和中国驻印军发起了滇西缅北大反攻。1944年5月，由卫立煌将军指挥的中国远征军强渡怒江，发起滇西反攻，先后攻克日军坚固防守的松山、腾冲、龙陵，收复西南失地，将日军逐出国门。由史迪威和郑洞国指挥的中国驻印军也在缅甸北部发起了反攻。中国驻印军先后在胡康河谷，孟拱河谷和密支那取得大捷，全歼日军名震东南亚的第18师团，战果辉煌。1945年1月23日，中国远征军和中国驻印军在缅甸芒友会师。中国军队收复滇西失地，打通中印公路，取得滇西缅北反攻的胜利。

1945年，八路军、新四军向日军发动了大规模的春、夏季攻势，扩大了解放区，打通了许多解放区之间的联系。当时，由于国民党军队主力分散在中国的西南、西北大后方地区，日军占领的大部分城镇、交通要道和沿海地区都处在解放区军民的包围之中，因此全面反攻的任务，自然地主要由敌后抗日根据地的人民军队来进行。1945年5月，苏军攻克柏林，德军正式向盟军投降，第二次世界大战欧洲战场的战争宣告结束。1945年8月，美国军队在太平洋战场上对日作战胜利，逼近日本本土。8月6日和9日，美国在日本的广岛、长崎投掷了两颗原子弹。

8月8日，苏联政府对日宣战，出兵中国东北。8月9日，毛泽东发表了《对日寇的最后一战》的声明，要求八路军、新四军及其他人民军队，在一切可能的条件下，对一切不愿投降的侵略者及其走狗实行广泛的进攻。1945年8月14日，日本政府照会美、英、苏、中四国政府，宣布接受《波茨坦公告》。8月15日，日本天皇裕仁以广播“终战诏书”的形式正式宣布日本无条件投降。9月2日，日本投降的签字仪式在停泊于日本东京湾的美国战列舰“密苏里号”上举行。9月9日，在南京陆军总部举行的中国战区受降仪式上，日本驻中国侵略军总司令冈村宁次代表日本大本营在投降书上签字，并交出他的随身佩刀，以表示侵华日军正式向中国缴械投降。至此，抗日战争胜利结束。

整个抗日战争期间，中国军队共进行大规模和较大规模的会战22次，重要战役200余次，大小战斗近20万次，总计歼灭日军150余万人、伪军118万人。战争结束时，接收投降日军128万余人，接收投降伪军146万余人。