日军占领上海后,直逼南京。国民党军队在南京外围与日军多次进行激战,但未能阻挡日军的多路攻击。1937年12月13日,南京在一片混乱中被日军占领。日军在华中方面军司令官松井石根指挥下,在南京地区烧杀淫掠无所不为。
12月15日,日军将中国军警人员2000余名,解赴汉中门外,用机枪扫射,焚尸灭迹。同日夜,又有市民和士兵9000余人,被日军押往海军鱼雷营,除9人逃出外,其余全部被杀害。
16日傍晚,中国士兵和难民5000余人,被日军押往中山码头江边,先用机枪射死,抛尸江中。只有白增容、梁廷芳两人中弹受伤后被江水冲入下游后游到岸边而幸免。南京大屠杀期间,日军将从各处搜捕来的军民和南京电厂工人3000余人,在煤岸港至上元门江边用机枪射毙,一部分用木柴烧死。
18日,日军将从南京逃出被拘囚于幕府山下的难民和被俘军人5.7万余人,以铅丝捆绑,驱至下关草鞋峡,先用机枪扫射,复用刺刀乱戳,最后浇以煤油,纵火焚烧,残余骸骨投入长江。此处屠杀只有伍长德一人未被焚死,得以逃生。南京大屠杀中令人发指者是日军少尉向井和野田在紫金山下进行杀人比赛。他们分别杀了106和105名中国人后,比赛又在进行。
在日军进入南京后的一个月中,全城发生2万起强奸、轮奸事件,无论少女或老妇,都难以幸免。许多妇女在被强奸之后又遭枪杀、毁尸,惨不忍睹。与此同时,日军遇屋即烧,从中华门到内桥,从太平路到新街口以及夫子庙一带繁华区域,大火连天,几天不息。全市约有三分之一的建筑物和财产化为灰烬。无数住宅、商店、机关、仓库被抢劫一空。劫后的南京,满目荒凉。
淞沪会战结束。上海被日本占领后,日军趁势分三路急向南京进犯。中国方面就此开始准备在上海以西仅300余公里的首都南京的保卫作战,由于下达撤退命令过于仓促,后方国防工事交接发生失误,随着日军轰炸机的大范围轰炸,撤退演变为大溃败,使北路日军主力一路顺利到达南京。