中國八年全面抗戰進行至中途，在1941年底發生了重大轉折。是年12月8日（美國時間7日），日本偷襲美國的珍珠港海軍基地，旋又進攻英佔香港及南洋各地，觸發太平洋戰爭，美國對日、德、意宣戰。中國隨之正式向日本宣戰，並加入英、蘇、美等反對軸心國的同盟國陣營，蔣介石也就任同盟國中國戰區最高司令。不久，中國在1943年陸續與列強簽訂了廢除在華特權的平等新約。

隨着太平洋戰爭爆發，中國抗戰也由原來退卻、相持轉入反攻階段（1941-1945）。其間中日展開了第三次長沙會戰，國軍堅決抵抗了日軍的再三進犯，增強了抗戰信心。中國也開始履行同盟國的責任，派遣遠征軍入緬甸抗日，取得輝煌戰績；另一方面作為同盟國要員，在1943年參加了美、英、中三國首腦會議，公佈要求日本無條件投降、歸還過往所佔中國領土的《開羅宣言》，旋在1945年《波茨坦公告》中予以重申，同時參與了創立旨在維持和平的新國際組織──聯合國。

在抗戰最後階段，日本不甘心形勢逆轉，在1944年4至12月發起了豫湘桂會戰，重創國軍。但中國軍隊在境內人民、港澳民眾及海外華僑的大力支援下，始終堅決抗戰，並在1945年春夏之際展開反攻，收復廣西全境。同年8月，美軍在日本廣島、長崎投下原子彈，蘇聯軍隊攻入中國東北並擊潰關東軍。1945年8月15日，日皇裕仁發佈《終戰詔書》，宣佈無條件投降，第二次世界大戰終結，中國十四年抗戰（1931-1945）終於取得最後勝利。9月2日，日本代表簽署《降伏文書》。同年10月24日，聯合國正式成立，中國成為其安全理事會常任理事國（中、美、英、蘇、法）之一，位列世界五強。