1938年2月起，武汉发生多次空战后，到6月日本已掌控武汉上空的制空权。10月18日，武汉的东、南、北三面均陷入包围，25日中国军队撤退，27日武汉全境被日军占领。日军虽然攻占了武汉，但武汉会战后，其速战速决，逼迫国民政府屈服以结束战争的战略企图正式宣告破产，中国抗日战争全面进入战略相持阶段。1940年9月，日本扶植的汪精卫政府将武汉特别市改为汉口特别市。日军控制武汉后，将居民迁入难民区，在武昌设立了各种军事设施，在汉口设置了联络部。到1940年，武汉人口锐减至31万多人，常有骚乱发生。1941年6月起，无线电台、米粮交易都被限制。1945年9月18日，第六战区在中山公园（今受降堂）接受了日军的投降。10月6日，武汉的汪精卫政权军队加入了国军编制。