なお、このような中で9月27日のアメリカ共産党員の北林トモなどの逮捕を皮切りに、ソ連のスパイ網関係者が順次拘束・逮捕され、その後ドイツの「フランクフルター・アルゲマイネ・ツァイトゥング」紙の記者をカバーとして、東京府に在住していたリヒャルト・ゾルゲなどを頂点とするソ連のスパイ組織が、日本国内で諜報活動および謀略活動を行っていたことが判明した。10月18日に外事課は検挙班を分けてゾルゲ、マックス・クラウゼン、ブランコ・ド・ヴーケリッチの外国人容疑者や、その前後に尾崎秀実や西園寺公一を検挙し、ここにいわゆる「ゾルゲ事件」が明らかになった。ゾルゲは日本軍の矛先が同盟国のドイツが求める対ソ参戦に向かうのか、イギリス領マラヤやオランダ領東インド、アメリカ領フィリピンなどの南方へ向かうのかを探った。尾崎などからそれらを入手することができたゾルゲは、それを逮捕直前の10月4日にソ連本国へ打電した。その結果、ソ連は日本軍の攻撃に対処するためにソ満国境に配備した冬季装備の充実した精鋭部隊を、ヨーロッパ方面へ移動させることが出来たと言われる。ゾルゲの逮捕を受けて大使館付警察武官兼国家保安本部将校で、スパイを取り締まる責任者のヨーゼフ・マイジンガーは、ベルリンの国家保安本部に対して「日本当局によるゾルゲに対する嫌疑は、全く信用するに値しない」と報告している。さらにゾルゲの個人的な友人であり、ゾルゲにドイツ大使館付の私設情報官という地位まで与えていたオイゲン・オット大使や、国家社会主義ドイツ労働者党東京支部、在日ドイツ人特派員一同もゾルゲの逮捕容疑が不当なものであると抗議する声明文を出した。またオット大使やマイジンガーは、ゾルゲが逮捕された直後から、「友邦国民に対する不当逮捕」だとして様々な外交ルートを使ってゾルゲを釈放するよう日本政府に対して強く求めていた。しかし間もなく特別面会を許されたオットは、ゾルゲ本人からソ連のスパイであることを聞き知ることになる。ゾルゲの死刑は第二次世界大戦末期の1944年11月7日、ロシア革命記念日に巣鴨拘置所にて死刑が執行された。
鉱山の開発や鉄道の建設、衛生環境の改善や、農林水産業の近代化などで台湾の生活水準は向上し、農工業の生産も増加した。戦争になると台湾で生産された食料物資が内地へ供給されたほか、高雄の飛行基地建設や、徴兵制の導入など、日本人と同様に台湾人も兵士や労働力として活躍した。1945年（昭和20年）には衆議院議員選挙法が改正され、台湾から衆議院議員が選出される道も開かれたが、日本の敗戦により実現しなかった。また満洲国の運営や中国との折衝で台湾人が登用されるケースも多かった。日本の統治により台湾人の教育水準は上昇し、就学率、識字率ともに世界最高水準を達成したが（要出典）、台湾では多くの有形・無形の差別があった。例えば初等教育においては主に日本人の通う小学校と、現地人のみが通う公学校は明確に区別され、設備や人員等の面で日本人学校が優遇されていた。また公的機関や日本人の所有する企業では一定以上の昇進は見込めず、例えば台北市役所では課長以上の台湾人は一人もおらず、係長以下か給仕・小使であった。戦争が始まると、皇民化政策により日本人との同化が推進され、多くの台湾人が日本人意識を持つに至った。しかし皇民化政策の背後には、台湾人のもつ漢民族的な風習・伝統・宗教に対する蔑視があり、台湾人の日本人に対する引目や、日本人の台湾人に対する優越意識は払拭されず、戦後に持ち越されることになる。平和的な印象の強い日本統治であるが、それは統治後期の話であり、初期には統治に反対する武力蜂起がいくつか発生した。武力蜂起は警察や軍隊により鎮圧され、蜂起に参加した者の多くは逮捕、もしくは処刑された。台湾原住民との間では日本統治時代最大規模の武力蜂起である霧社事件が起こり、鎮圧への毒ガス使用が検討された。蜂起した原住民部族に対する出草（首狩り、理蕃政策の一環として法律で規制されていた風習）が、鎮圧に協力した部族に許可された。このため、事件前に1400人だった霧社地区の人口は、事件後300人にまで減少した。一方で、日本の理蕃政策と称された台湾原住民に対する統治政策は、原住民の教育水準向上に貢献し、法的には日本人や中国語系住民とほぼ同等の権利を認めた（ただし実際には原住民が日本人に裁判で勝訴するケースは確認できない）。このように日本の台湾統治は、「武力蜂起は徹底弾圧」「インフラの整備」「日本人意識の植え付け」という特色を持っていた。これは日本政府の（西南戦争後の）鹿児島や沖縄に対する措置と酷似しており、日本は台湾を国内の一地方として捉えていたことが窺える。ただそこには内地を最上位とし、沖縄をその下、そして台湾を最も下に位置付けるヒエラルキーが存在していた。1942年（昭和17年）には台湾で陸軍特別志願兵制度が始まり、1944年（昭和19年）には徴兵制も実施された。約20万人余りの台湾人日本兵（軍属を含む）が日本軍で服務し、約3.3万人が戦死または行方不明となった。先住民族からなる高砂義勇隊は南方戦線で大きな活躍を見せた。戦後、日本は国交が無いことなどを理由に補償を拒み、1987年（昭和62年）になって、ようやく一律200万円の弔慰金を支払った。しかし毎月30万円の遺族年金が支払われている日本人兵士に対し、日本国籍を離脱した台湾人兵士にはそれ以上の支払いはなく、批判する声もある（高金素梅など）。なお、1952年（昭和27年）に締結された日本国と中華民国との間の平和条約によって日本国および中華民国との請求権問題は解決している。