1939年11月，国民政府军事委员会为消耗日军，决定利用第二期部队整训完成、战斗力提高之机，全面展开冬季攻势。第1战区第3、第36集团军等部，于12月15日首先向豫东陇海铁路、豫北安阳附近地区以及博爱至沁阳的日军交通线实施攻击，一度攻入开封、商丘和沁阳。破坏了开封至兰封(今兰考)、安阳至博爱等地的铁路和公路。第3战区第23、第32、第10集团军及第86、第10军等部，分别向芜湖至安庆段长江沿线、沪杭路及南昌方面攻击，曾突破日军第116师团安徽铜陵大通南之第一线阵地，攻克日军据点多处;袭击了杭州、富阳、余杭、南昌等地日军。第4战区以一部向南宁反击;一部在粤汉铁路南段节节阻击日军第18、第104师团的进攻，待敌分散后，集中力量向敌发起反击，于1940年1月相继收复了翁源、英德等失地，迫使日军全面撤退。第5战区第2、第22、第29集团军及第6、第26、第75军等部，于12月中旬向平汉路南段实施攻击，曾袭击了钟祥、仙桃镇、洛阳店、小林店及信阳南北地区的日军据点。第8战区骑兵第6军等部破袭了平绥铁路。第35军于21日至23日突入包头，袭击了日军骑兵集团司令部及重要仓库。1940年1月，日军实施反击，陷五原、临河。3月20日，第8战区开始反攻，收复临河、五原。第9战区第1、第15、第19、第27、第30集团军等部，于12月12日向粤汉铁路河北段及南浔铁路沿线日军据点攻击，曾攻克靖安及通山、阳新等附近各据点。第2战区、冀察、苏鲁战区，亦各以一部兵力向当面日军实施了攻击。冬季攻势，历时4个月，共毙伤日军数万人，达到了消耗日军有生力量的目的，并使日军在各战场均陷于苦战。