1943年，失败的命运逼近日本。在中国大陆，重庆国民政府依然坚持抗战，与日军在正面战场对峙，国民政府军队在编制上有340多个师，总兵力达650万人，如此庞大的军队不是日军能够应付自如的，重庆国民政府屈膝投降的可能性也几乎不存在了。中国共产党领导的人民抗日武装在敌后依托根据地开展广泛的游击战、有条件的运动战，到1943年底，沦陷区近半数国土被收复，日军巩固占领区的战略遭到不可逆转的失败。1943年，美、中空军与日本空军经过激烈的较量，美、中空军的活动范围逐步由中国西南部向东南地区扩展，日军的长江补给线和海上运输线均受到严重的空中威胁，运输舰只损失惨重。这一年的11月25日，美国空军轰炸机首次从中国基地起飞，空袭日本视为本土防卫的台湾海军航空兵基地，日本当局受到很大的震动。
在太平洋战场，日军的猖狂一去不复返，已陷入被动防守中。到1943年底，盟军在西南太平洋的攻势取得突破性进展，占领了所罗门群岛大部及新几内亚东部；盟军在中太平洋上亦发动攻势，拿下了吉尔伯特群岛，并转攻马绍尔群岛。
整个战略态势的恶化，迫使日本高层考虑在中国战场发动一次大规模的战役，建立一条从日本开始，经朝鲜、东北、华北、华中、华南、越南、泰国，直到新加坡的战略交通线，为日后在中国大陆与东南亚抵御盟军做好准备。1943年12月7日，日本中国派遣军制定【纵贯大陆铁路作战指导大纲】，确定此次战役的代号为「一号作战」。1944年1月24日，经天皇裕仁批准，日军大本营下达【一号作战纲要】和作战命令，规定作战目标为打通大陆交通线，占领和确保平汉、粤汉、湘桂铁路沿线各要点；击溃中国军队主力，借以压垮重庆国民政府；摧毁美、中空军在中国大西南的基地，以保证日本本土、长江补给线、东南沿海运输线的安全。此次战役，日军计划投入兵力50余万，火炮1500门，汽车约1500辆，战马约10万匹。大本营为确保战役计划的实施，下令将准备调赴太平洋战场的四个师团留在中国，又从关东军抽调第27师团等部队入关参战，另外在国内拼凑十四个步兵旅团派赴中国战场，加强维护占领区的「治安」。在各战场兵力都相当短缺的情况下，日本依然下决心集结重兵在中国战场发动大规模的战役，这实在是侵略者于穷途末路时的大赌博。
日本中国派遣军遵照大本营的命令，制定详密的作战方案，计划整个战役分三个阶段完成，第一阶段由华北方面军实施河南作战，第二阶段由华中第十一军进攻湖南，第三阶段由第十一军与华南第二十三军进攻广西，整个战役预定在五个月内完成。
1944年4月17日河南战役开始。冈村宁次指挥华北方面军第十二军和第一军的六个师团又四个独立旅团近15万人，由新乡以南至中牟一线强渡黄河发动进攻。中国方面负责黄河正面防御的是蒋鼎文、汤恩伯所辖的第一战区，共有十七个军四十多个师，兵力超过30万。第一战区计划沿黄河和平汉铁路线实施节节防守，主力集结豫中，打击深入突进之敌。但由于应战仓促，缺乏足够的准备和动员，部队组织不善，各部缺乏良好的配合，结果无法实施预定作战计划，尽管部分部队浴血奋战，但整个溃退态势无可挽回。
4月20日，日军攻陷郑州。5月1日，日军占领许昌，一部继续沿平汉路向南推进，5月7日攻占郾城、漯河，5月8日与由信阳北进的第十一军一部会攻西平，打通平汉铁路南段。为确保平汉路西翼的安全，日本华北方面军调集主力部队进攻战略要地洛阳。日军第110师团、第62师团、第3坦克师团、第4骑兵旅团、独立混成第7旅团从登封、禹县、宝丰一带向龙门和洛阳迂回，同时，日军第69师团和独立混成第3旅团由晋南渡河，侵占河南渑池，威胁洛阳的侧后，日军构成对洛阳的三面围攻。第一战区第三十六集团军等部先后从渑池一带西撤，日军尾追不舍，连陷洛宁、陕县、卢氏，第三十六集团军总司令李家钰中日军埋伏殉国。日军在陕县、灵宝一带，与中国第八战区出潼关驰援部队和第一战区残部对峙，切断中国军队从西面向洛阳的增援。中国第五、第十战区部队从南面增援洛阳，亦为日军所阻。5月19日，日军开始猛攻洛阳。5月25日，洛阳失陷，河南战役结束。
日军只用了38天时间就占领了大半个河南省，打通了平汉铁路南段以及开封至陕县的陇海铁路。中国军队伤亡失踪20多万人，丢失城池二十八座。第一战区国民党军队在此次战役中的严重溃败，一方面是由于军事上被动挨打，未能组织起积极有效的防御；另一方面是由于国民党军队失去了河南民众的信任和支持。河南老百姓说「河南四荒，水旱蝗汤」，把汤恩伯与水、旱、蝗三害并列，足见国民党军的纪律之废弛，对老百姓的侵扰之烈。第一战区司令官蒋鼎文在事后总结教训时哀叹豫西民众处处围攻部队，迫令部队缴械，并实施坚壁清野，使官兵几天吃不到一顿饱饭。日军不来进攻时，你鱼肉民众；日军打过来时，你抛弃民众溃逃，难怪老百姓对你不客气，要叫你饿肚皮了！
▲准备参加打通大陆战役攻击河南中国守军的日军装甲集群
进攻湖南，打通粤汉铁路，是日军「一号作战」计划中的重头戏。从1944年春开始，日军在鄂南、湘北一带陆续集结重兵，除原驻武汉地区的第十一军外，还从华北方面军、第十三军、关东军抽调部队归第十一军节制，组成包括十个师团、两个独立旅团、两个野战补充联队，总兵力达17万人的作战集团。中国方面担任防守的部队主要是第九战区薛岳所辖的第一、第二十七、第三十共三个集团军，包括从其他战区陆续抽调的部队，总兵力达40万人。
5月25日，日本中国派遣军总司令官畑俊六大将亲赴汉口指挥作战。5月26日，日军由洞庭湖、新墙河至鄂南通城一线发动攻势。日军吸取前三次长沙会战中因单纯正面攻击而导致失败的教训，这一次采取中央突破、两翼迂回包抄的战术。东路日军攻击平江、浏阳一带，西路日军攻击益阳、宁乡一带，中路日军渡过新墙河，经汨罗河向长沙进逼。中国第九战区计划以一部兵力担任正面机动防御，主力则集结于长沙、浏阳等纵深地带，拟合击突进之敌。由于重庆方面和第九战区司令部对日军进攻意图不甚明了，尤其是对日军采取的两翼迂回战术缺乏认识，从而导致在作战指挥和兵力配置上处于被动。战区主力配置于长沙以东地区，而这一带恰是日军重兵攻击方向，结果以硬对硬，中国军队不敌；对于长沙以西地区，第九战区未配置足够兵力，造成三路日军中力量最弱的右翼部队连连得手。
▲坚守长沙的第十军
从5月26日到6月15日，日军攻占了长沙东、北、西三面的外围各战略要点，对长沙造成合围态势。6月16日，日军对长沙发起攻击，守卫长沙的张德能之第四军没有组织起有效的抵抗，轻弃长沙后撤。6月18日，长沙失陷。
日军占领长沙后迅速南进，连陷湘潭、萍乡、衡山、茶陵、耒阳等地，对湘南战略支点衡阳构成合围态势。从6月20日到9月初，中、日双方军队在衡阳及衡阳外围地区展开激战。重庆方面的战略构想是死守衡阳，把日军主力牵制于衡阳地区，采取东、西两面夹击战术击败日军。日军方面的战略构想是攻占并确保衡阳，集中主力歼灭位于湘东山区的中国第九战区主力部队。
衡阳会战包括三个相关战役。一是湘东战役，第九战区主力第二十、第二十六、第三十七、第四十四、第五十八军等部与日军激战于醴陵、茶陵、安仁、攸县、耒阳、萍乡一线，战役从6月23日延续至9月初，中国军队没有实现反攻的意图，日军也未能达到吃掉第九战区主力部队的目的。二是双峰战役，从6月24日至7月底，中国第六战区第二十四集团军王耀武部在双峰、湘乡、宁乡等湘江以西地区展开攻势作战，一度吸引日军两个师团的兵力，减缓了衡阳方面中国守军的压力。三是衡阳保卫战，这是一场惨烈的恶战。
衡阳是联系湖南、广东、广西、贵州、江西等地的交通要冲，是大西南的重要门户之一，又是中、美空军的重要基地。日军要打通大陆交通线，就非夺取衡阳不可。重庆方面也看重衡阳的得失，蒋介石称衡阳「有关于国家之存亡、民族之荣辱至大」，但是中国军队守卫衡阳的力量却相当薄弱，只有方先觉第十军下辖3师、190师、预备10师及一个野炮营，全军共17600余人。
6月22日，日军开始攻击衡阳外围各要点。6月28日，日军对衡阳发起第一轮大规模进攻，第十军顽强抗击，日军伤亡惨重，68师师长佐久间中将负重伤。7月11日，日军发起第二轮攻击，衡阳几成焦土，但第十军将士仍屹立不倒。8月4日，日军第十一军司令官横山勇中将亲自指挥五个师团发起第三轮攻击。第十军浴血奋战，寸土必争，战况空前惨烈，第十军将士伤亡殆尽，而援军第六十二军、第七十九军等部仍被日军阻隔于衡阳外围地区。8月8日，第十军军长方先觉率残留部队向日军投降，给壮烈的衡阳保卫战添上了一个不光彩的尾巴。衡阳保卫战历时48天，中国守城官兵伤亡15000余人，但亦给日军造成19380余人的伤亡，其中包括390名战死的中高级军官。
▲日军围攻衡阳，中国军队驰援雨母山。
为集中兵力和统一指挥，日军大本营于8月26日下令成立第六方面军，冈村宁次出任司令官，下辖第十一军、第二十三军、第三十四军，整个方面军拥有十一个师团左右的兵力。第六方面军的主要作战任务是进攻广西，占领桂林、柳州等战略要点。中国第四战区所辖四个集团军二十多个师亦调整部署，以柳州为中心组织防御。
9月上旬，日军第十一军向广西东北方向发动进攻。同时日军第二十三军从广东向广西发动进攻，连陷高要、怀集等地，22日攻占梧州。第二十三军所辖独立混成第23旅团由雷州半岛出发北犯，于23日攻占容县。日军第十一军由北向南，第二十三军由东向西，两面夹击桂林、柳州地区，造成合围态势。11月10日，第四战区司令官率部轻弃柳州，同日桂林亦失陷。11月24日，日军攻占南宁，继续南犯，于12月10日和从越南谅山北犯的日军会师于绥渌。至此，日军完成打通大陆交通线的作战任务。日军南进的同时，另以第3师团、第13师团等部西进，连续攻占宜山、车河等地，12月2日攻占贵州重镇独山和八寨。中国军队组织反攻，相继收复八寨和独山，与日军在车河一线形成对峙态势。到这个时候，日军的攻势已是强弩之末，失去继续向前推进的能力。
从1944年4月到12月，日本用八个多月的时间完成了「一号作战」计划。重庆当局对日军的这次大规模进攻，缺乏足够的认识和准备，第一、第九、第四等战区基本上是仓促应战，其他各战区亦配合乏力，因此虽有部分军队英勇奋战，但无力挽回整体大溃退的态势。短短八个多月内，国民党军队损失约50万人，丧失豫、湘、桂、粤四省的大片土地，一百多座城市，丢失衡阳、零陵、宝庆、桂林、柳州、丹竹、南宁等7个空军基地和36个机场。国民党军在正面战场的这次大溃败，一方面在国内造成不良影响，民众对国民党的不满情绪上升；另一方面在国际上也造成相当恶劣的影响，世界各反法西斯战场正在节节胜利，而拥有650万重兵的重庆国民政府，却在50万日军的进攻下吃了空前的大败仗，于情于理都难以说得过去。
表面上看，日军的「一号作战」取得了胜利，但是依旧不能挽回日本法西斯失败的命运。从战争的全局讲，日军发动「一号作战」，致使它在中国大陆的战略中心西移，不利于将来在中国东南沿海组织对盟军的防御；在各战场兵力紧张的情况下，日军抽调重兵投入「一号作战」，一是加速了在其他战场的失败，二是使参战日军的战斗力急剧下降，以精锐部队第十一军为例，在战役结束后，它的第一线一个师的战斗力，只相当于一个团的战斗力。从「一号作战」本身的目标来看，第一，日军虽然打通了所谓大陆交通线，但该线绵延数千公里，日军根本没有足够的兵力全线把守，随时都可能被切断。所以大陆交通线只不过是日本当局在失败来临之际的一种自我欺骗，在现实中这是一条无法发挥作用的交通线。第二，日军虽然破坏了湖南、广西等地的部分中国空军基地，但这些基地的飞机大多转移，受到的损失不大。而且B-29远程轰炸机可以直接从成都、重庆等地方的机场起飞，对日本本土实施轰炸。第三，日军虽击溃几十万国民党军，但并没有伤到重庆国民政府的元气，它不仅未被压垮，反而在积聚着战略反攻的力量。
「一号作战」是日本法西斯孤注一掷的战争赌博，它的表面上的胜利只是行将彻底失败前的回光返照。
