1937年春，第4、第5、第8军和第3、第9军一部协同作战，打进依兰县城，毙伤日伪军200余人。第6军攻克汤原县城。抗日联军各军经过一年多的奋战，粉碎了日伪军的“讨伐”，扩大了政治影响。“七七”事变后，抗日联军紧密依靠群众，主动出击，积极打击日伪军，掀起了抗日斗争的新高潮。活动在辽宁省东部和吉林省南部的第1路军，先后攻克抚松县庙和辉南县城，袭击宽甸县四平街，奇袭辑安(今集安)县老岭隧道工程，在蚊子沟伏击索景清旅，歼其300余人。活动在吉林省东北部和黑龙江省东部的第2路军，向日伪军展开积极进攻，突袭宝清县七星河镇，全歼守军；在依兰县五道岗伏击战中，歼日伪军300余人。第5军第3师第8团第1连的16人，在宝清县小孤山被日伪军骑兵400余人包围，激战竟日，清灭日伪军120余人，连长李海峰等12人壮烈牺牲。活动于松花江下游、小兴安岭和黑抗日联军某部在伏击敌人嫩平原的第3、第6、第9、第11军，到处打击日伪军，作战420余次，毙伤日伪军7600余人。抗日联军各军活动于70余县的广大地区，打击与钳制了日伪军几十万人，积极配合了全国的抗战。
1938年下半年，日军为巩固在中国东北地区的战略基地，将其兵力增至8个师团，对抗日联军加紧进行军事“讨伐”、政治诱降和经济封锁，并采取增建“集团部落”，推行“保甲连座法”等手段，隔离抗日联军与群众的联系，竭力破坏抗日联军的生存条件。谢文东、李华堂、郑鲁岩等在此期间相继叛变。抗日联军在斗争极端残酷、处境十分艰难的情况下坚持战斗。第1路军于6月将部队改编为3个方面军和1个警卫旅，实行分区作战，取得辑 安县长岗、敦化县寒葱岭等战斗的胜利，并在临江县岔沟、八道江一带，突破了日伪军13个团的包围。7月，第2路军为摆脱日伪军的围攻，以第4、第5军主力从宝清、牡丹江地区，向五常、舒兰西征，攻克苇河县(今苇河镇)楼山镇后，由于日伪军的围追堵截，仅一部进入五常县境内；第4军被日伪军围攻，军长李延禄、副军长王光宇牺牲；10月，第5军一部在东返途中遭日伪军袭击，冷云等8名女战士被围，宁死不降，毅然投入乌斯浑河，英勇牺牲；第2路军坚持原地斗争的部队，先后进行大小战斗37次，毙伤日伪军2000余人，其中第7军于饶河县西风咀子伏击日军，击毙少将日野武雄。同年夏，第3、第6、第9、第11军从汤原、萝北、绥滨地区陆续远征，先后到达海伦、德都地区，攻克讷河县城和克山县北兴镇，给日伪军以沉重打击，并在德都县朝阳山一带建立了抗日游击根据地。
1939年10月，日伪军进行“大讨伐”。抗日联军在极端困难条件下继续坚持斗争。第1路军各部队分散游击，杨靖宇率警卫旅转战于蒙江(今靖宇)一带，1940年1月，遭日伪军重兵包围，历时50多天，作战40余次，未能全部冲出重围，最后杨靖宇只身与敌周旋5昼夜，于2月23日在蒙江县城南保安村附近的三道崴子壮烈牺牲。由于斗争形势日益恶化，各路军减员较多，1940年初，吉东、北满省委领导决定将各军缩编为支队。第3路军随即改编为第3、第6、第9、第12支队，继续活动于黑嫩平原20余县，在攻占克山县城后，又相继攻克肇州县丰乐镇和肇源等县城，使日伪军甚为震惊。第2路军到1941年2月，先后编成第2、第5、第8支队，活动于同江、富锦、虎林、宝清地区。3月，第1路军亦按两省委决定编成第1支队，活动于绥芬河、东宁地区。
