После начала японо-китайской войны Янагава был вновь призван на службу, и в 1937—1938 годах командовал находившейся в Китае 10-й армией. 5 ноября 1937 года эта армия высадилась в Ханчжоу, и повела преследование китайских войск, отступавших из-под Шанхая. Затем Янагава командовал одной из основных японских колонн во время Нанкинского сражения, и позднее его войска приняли участие в Нанкинской резне.