1937年七七事变爆发后，中国的抗战形势日趋紧张。蒋介石表示：“如果战端一开，那就是地无分南北，年无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责任。”(1937年7月17日庐山谈话)从而掀起全民抗战的浪潮。
跟南京大屠杀联系紧密地事件是1937年8月13日至11月12日发生在上海及周边地区的淞沪会战。战役初期，中国军队占据主动；11月5日日军在杭州湾的全公亭、金山卫间登陆，中国军队陷入腹背受敌的形势，战局急转直下；11月8日蒋介石下令全线撤退；11月12日上海失守，淞沪会战结束。
淞沪会战结束后，中国军队向南京方向撤退，撤退组织的极其混乱，溃退的士兵自相践踏，死伤者不计其数。蒋介石一度准备固守南京，但是兵败如山倒，在上海沦陷后不到1个月，日军已经逼近南京近郊雨花台。11月20日国民政府宣布迁都重庆。
1937年12月13日南京沦陷。日军开始了有组织的惨无人道的屠杀活动，并企图通过在中国国都制造恐怖，打击中国人民的抗战斗志。屠杀最初是以肃清未投降的中国军队残部为籍口，对于一些平民，往往凭日军主观妄断就被认定为脱下了军装的散兵(不受日内瓦公约相关战俘条例的保护)而被扣留，随后集中起来进行屠杀。
日军除了个别地或小规模地对南京居民随时随地任意杀戮之外，还对其他中国人，特别是解除了武装的军警人员以及日军认为是可能参加过抗日活动和适合兵役年龄的中国青壮年，进行过若干次大规模的“集体屠杀”。大规模屠杀方法有机枪射杀、集体活埋等，手段残忍。
12月15日(日军占领第3天)：已放下武器的中国军警人员3000余人被集体解赴汉中门外用机枪密集扫射，多当场遇难。负伤未死者亦与死者尸体同样遭受焚化。夜，解往鱼雷营的中国平民及已解除武装的中国军人9000余人被日军屠杀。又在宝塔桥一带屠杀3万余人。在中山北路防空壕附近枪杀200人。
12月16日(日军占领第4天)：位于南京安全区内的华侨招待所中躲避的中国男女难民5000余人被日军集体押往中山码头，双手反绑，排列成行。日军用机枪射杀后，弃尸于长江以毁尸灭迹。5000多人中仅白增荣、梁廷芳二人于中弹负伤后泅至对岸，得免于死。日军在四条巷屠杀400余人，在阴阳营屠杀100多人。
12月17日(日军占领第5天)：中国平民3000余人被日军押至煤炭港下游江边集体射杀。在放生寺、慈幼院将避难的400余中国难民被集体射杀。
12月18日(日军占领的第6天)夜，下关草鞋峡。日军将从南京城内逃出被拘囚于幕府山的中国难民男女老幼共57418人，除少数已被饿死或打死，全部用铅丝捆扎，驱集到下关草鞋峡，用机枪密集扫射，并对倒卧血泊中尚能呻吟挣扎者以乱刀砍戮。事后将所有尸骸浇以煤油焚化，以毁尸灭迹。此次屠杀仅有伍长德一人被焚未死，得以逃生。大方巷难民区内日军射杀4000余人。
1937年12月13日，《东京日日新闻》有关杀人竞赛的报道。1937年12月13日，《东京日日新闻》报导了两名日本军官的“杀人竞赛”。日军第十六师团中岛部队两个少尉军官向井敏明和野田岩在其长官的鼓励下，彼此相约“杀人竞赛”，商定在占领南京时，谁先杀满100人，为胜者。他们从句容杀到汤山，向井敏明杀了89人，野田岩杀了78人，因皆未满一百，“竞赛”继续进行。12月10日中午，两人在紫金山下相遇，彼此军刀已砍缺了口。野田谓：杀了105人，向井谓：杀了106人。又因确定不了是谁先达到杀人100之数，两人决定这次比赛不分胜负，重新再赌谁杀满150名中国人。这些暴行都一直在报纸上连载，并附有照片，并被称为“皇军的英雄”。日本投降后，这两个战犯终以在作战期间，共同连续屠杀俘虏及非战中人员“实为人类蟊贼，文明公敌”的罪名在南京执行枪决。
日军侵占南京期间把成千上万的妇女强奸了，他们不分昼夜并在受害妇女的家人的面前施行强暴。有些妇女被日军强奸了好几次，也有妇女受不住日军的折磨而死。
除此之外，日军还鼓励乱伦行为。估计当时发生的强暴案可能超过20,000宗。
日军在城内大肆抢掠，根据报告，日军把平民住宅和当时新修建的政府建筑物破坏。日军军人把平民(不论富贫)的财产抢清光。松井石根从上海银行家手上盗取价值￥16,000,000.00的艺术品并用来援助日军。
据统计，世界红十字会在南京城内外掩埋尸体总计43121具，南京红十字会收埋22371具，慈善机构崇善堂收埋112267具，慈善机构同善堂共埋尸7000余具，鸡鹅巷清真寺王寿仁以“南京回教公会掩埋队”名义掩埋回族尸体400余具。仅此5个慈善团体收埋尸体就达18.5万余具。另有中国平民芮芳缘、张鸿儒组织难民30余人掩埋尸体7000余具；湖南木商盛世征雇工，收埋上新河地区死难者遗体28730具。
此外，伪政权对尸体也进行了掩埋。如伪下关区公所在下关、三汊河一带收埋尸体3240具；伪第一区公所在城东南一带收埋尸体1233具；伪南京市政公署命伪卫生局于1939年1月收集中山门外灵谷寺一带遗骨3000具，葬于灵谷寺之东，立“无主孤魂碑”记录埋尸经过。
日本外相广田宏毅致日驻美国大使馆的电文立场相对比较温和的日本社会党及共产党背景较深的日本教职员组合对南京大屠杀多持承认的立场。但是在日本，南京大屠杀是否存在仍然是有争议的问题。
1938年1月11日，日本外相广田宏毅在电文中称：“自从前几天回到上海，我调查了日军在南京及其他地方所犯暴行的报道，据可靠的目击者直接计算及可信度极高的一些人来函，提供充分的证明：日军的所作所为及其继续暴行的手段，不下30万的中国平民遭杀戮。”(吴天威，译自华盛顿国家档案馆公开的“日本外交档案”)
日本对南京大屠杀最大的争议在于，部分日本人认为日军进入南京城后城内人口仅二十万人，包括拉贝日记等等的文件都可以佐证，但是中国方面认定至少有三十万人罹难，而且拉贝日记记载的事实是——在南京城中的国际安全区内就有20万平民；埋葬总人数的问题，也使南京大屠杀的真实性备受质疑。另外直接证据的不足，无法一一求证其事实也是一个问题。日本人认为有不少的书面记录都显示，日军进入南京后南京并未成为空城，没有屠杀的迹象；另外国民党军队仓促撤退，使不少国民党军成为游击队在南京进行巷战，使得平民死伤的责任不清楚。另外还有国民党军便衣兵假冒日军犯罪而遭国际安全委员会发现的事情。这些观点多散见于铃木明、东中野修道等研究者的著作中。
也有部分日本人对南京大屠杀事件的存在持完全否定的态度，如石原慎太郎等人。
远东国际法庭的判决书上写道：“在日军佔领后最初六个星期内，南京及其附近被屠杀的平民和俘虏，总数达20万以上。这种估计并不夸张，这由掩埋队及其他团体所埋尸体达15万五千人的事实就可以证明了(由红十字会掩埋的是43071人，由崇善堂收埋的是112266人，这些数字是由这两个团体的负责人根据各该团体当时的记录和档案向远东法庭郑重提出的)。”
法庭判决书中遂有郑重声明：“这个数字还没有将被日军所烧毁了的尸体，以及投入到长江或以其他方法处死的人们计算在内。”值得注意的是：远东国际法庭认定被杀害者为20万人以上，未包括尸体被日军消灭了的被害者在内，而且这个数字仅是“在日军占领后六个星期内”的。
