七七事變爆發之後，日本開始大規模侵入中國領土。蘇聯對這個強悍的對手也十分忌憚，認為一旦中國淪陷，日軍就會調轉槍口對付蘇聯。基於共同的利益，中蘇於1937年8月21日簽訂了互不侵犯條約。

蘇聯信守條約，很快就斷絕了同日本的貿易關係，禁止向日本出口軍事戰略物資。而與此同時，美國、英國和法國，都繼續與日本保持著密切的貿易關係（直到太平洋戰爭爆發美國才開始與中國建立軍事同盟）。

為了取得蘇聯的軍事援助，七七事變一爆發，中國政府就指派軍事委員會沈德燮去莫斯科商治用蘇聯貸款購買蘇聯軍火的問題。之後，中國政府又進一步指派軍委會參謀次長楊傑去莫斯科參加談判。雙方迅速簽訂了第一、二筆貸款協定和購買軍火的訂單。

中蘇兩國商定，從10月底開始，蘇聯政府給予中國政府5000萬美元貸款，年息3％，用於向蘇聯購買軍火物資，中國用茶、皮革、棉花、絲綢、桐油、獸毛以及銻、錫、鎢等礦產分5年償還貸款。

第二筆貸款則從1938年7月開始計算，貸款額仍為5000萬美元，用途與還款方式與第一筆貸款相同。第三筆貸款則從1939年7月開始算起，貸款額為1.5億美元。

根據中蘇兩國商定的軍火訂單，蘇聯從9月下旬即開始起運第一批軍事物資。這包括重轟炸機62架，驅逐機101架，驅逐艦轟炸機62架，以及坦克82輛，反坦克炮200門和若干高射炮、機關槍、炸彈等。據蘇聯方面公佈的情況，在整個抗戰前期，即直到蘇德戰爭爆發前，蘇聯援華的軍火數量是:飛機900餘架，大炮1140門，坦克82輛，機關槍近萬挺，步槍5萬支，汽車和拖拉機2000多輛，航空炸彈3.16萬枚，炮彈200萬發，手榴彈200萬顆，子彈1.8億發等。

而為了運輸這些軍事裝備，蘇聯幫助中國修建了一條從蘇聯薩雷一奧澤克(今哈薩克共和國境內)經迪化(今烏魯木齊)到蘭州的公路，並且幫助開闢了從蘇聯阿拉木圖至中國蘭州的航空線。同時，蘇聯還利用過輪船，通過英法殖民地港口，從海路向中國運送過彈藥和火炮等。

除了軍事物資的援助以外，蘇聯這時還大量向中國派遣軍事顧問和志願人員，幫助中國對日作戰。從1937年11月底開始，蘇聯方面先後派遣了M.H.德拉特文、A.H.切列潘諾夫、K.M.卡恰諾夫和B.M.崔可夫等，以駐華武官身份來華就任國民政府的軍事總顧問。到1941年初，蘇聯在華軍事顧問的人數達到140人之多。

針對國民黨軍隊自身的特點，蘇聯軍事顧問提出了許多具有建設性的建議，並直接參與了許多重大戰役如臺兒莊戰役、武漢戰役、長沙戰役、宜昌戰役的組織和指揮。而1937年12月開始來華的蘇聯志願航空隊，包括兩個轟炸機中隊和4個驅逐機中隊，總共700多名飛行員和技術人員。

直接參加了武漢、岳陽、杭州、南昌、南寧、廣州等地空戰，執行轟炸任務或配合陸軍作戰。轟炸機大隊長庫裡申科、驅逐機大隊長拉赫曼諾夫等200多人，均犧牲在中國對日作戰。蘇聯專家幫助培訓的飛行員、Navigator和其他各種航空技術人員，則達到8354人之多。

蘇聯對中國的援助，對日本侵華具有極大的牽制作用。但是蘇聯對中國政府提出的簽訂軍事互助條約始終不肯同意，雙方未形成軍事同盟。