第三階段：從１９４４年１月解放區戰場局部反攻至１９４５年８月日本宣布無條件投降，是戰略反攻階段。１９４４年，共產黨領導的敵后軍民在華北、華中、華南地區，對日偽軍普遍發起局部反攻。與此同時，國民黨正面戰場卻出現了大潰敗的局面，先后喪失了河南、湖南、廣西、廣東等省的大部分和貴州省的一部。１９４５年，八路軍、新四軍向日軍發動了大規模的春、夏季攻勢，擴大了解放區，打通了許多解放區之間的聯系。當時，由于國民黨軍隊主力分散在中國的西南、西北大后方地區，日軍占領的大部分城鎮、交通要道和沿海地區都處在解放區軍民的包圍之中，因此全面反攻的任務，自然地主要由敵后抗日根據地的人民軍隊來進行。１９４５年５月，蘇軍攻克柏林，德軍正式向盟軍投降，第二次世界大戰歐洲戰場的戰爭宣告結束。１９４５年８月，美國軍隊在太平洋戰場上對日作戰勝利，逼近日本本土。８月６日和９日，美國在日本的廣島、長崎投擲了兩顆原子彈。

８月８日，蘇聯政府對日宣戰，出兵中國東北。８月９日，毛澤東發表了《對日寇的最后一戰》的聲明，要求八路軍、新四軍及其他人民軍隊，在一切可能的條件下，對一切不愿投降的侵略者及其走狗實行廣泛的進攻。１９４５年８月１４日，日本政府照會美、英、蘇、中四國政府，宣布接受《波茨坦公告》。８月１５日，日本天皇裕仁以廣播“終戰詔書”的形式正式宣布日本無條件投降。９月２日，日本投降的簽字儀式在停泊于日本東京灣的美國戰列艦“密蘇里號”上舉行。９月９日，在南京陸軍總部舉行的中國戰區受降儀式上，日本駐中國侵略軍總司令岡村寧次代表日本大本營在投降書上簽字，并交出他的隨身佩刀，以表示侵華日軍正式向中國繳械投降。至此，抗日戰爭勝利結束。

整個抗日戰爭期間，中國軍隊共進行大規模和較大規模的會戰２２次，重要戰役２００余次，大小戰斗近２０萬次，總計殲滅日軍１５０余萬人、偽軍１１８萬人。戰爭結束時，接收投降日軍１２８萬余人，接收投降偽軍１４６萬余人。