Thời gian này, Đảng Cộng sản Đông Dương lãnh đạo nhiều cuộc khởi nghĩa chống thực dân Pháp, như Khởi nghĩa Nam Kỳ, Khởi nghĩa Bắc Sơn nhưng đều thất bại. Những binh lính tham gia chiến tranh Thái Lan thực hiện cuộc Binh biến Đô Lương cũng thất bại.Vào tháng 5 năm 1941 các lực lượng Ái quốc, trong đó nòng cốt là Đảng Cộng Sản Đông Dương, dẫn đầu bởi Hồ Chí Minh, tập họp tại một địa điểm gần biên giới Việt-Trung, tham gia một tổ chức đứng về phía đồng minh giành độc lập cho Việt Nam gọi là Việt Nam Độc Lập Đồng Minh Hội. Tổ chức này thường được gọi vắn tắt là Việt Minh. Tổ chức này xây dựng một chiến khu do họ kiểm soát ở biên giới Việt Trung. Ngày 22 tháng 12 năm 1944, Võ Nguyên Giáp thành lập một trung đội 34 người mang tên Đội Việt Nam Tuyên truyền Giải phóng Quân (một trong những tiền thân của Quân đội Nhân dân Việt Nam), ngay sau khi thành lập đã tiến đánh quân Nhật, mở rộng chiến khu. Trước khi Nhật đầu hàng đồng minh, chiến khu đã bao gồm nhiều tỉnh vùng đông Bắc Bắc Bộ, gọi là chiến khu Việt Bắc.Trong khi đó, phản ứng trước sự kiện Nhật đảo chính Pháp, ngày 12 tháng 3 năm 1945, Ban Thường vụ Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam ra chỉ thị “Nhật – Pháp bắn nhau và hành động của chúng ta” nhằm phát động cao trào kháng Nhật cứu nước (thay đổi hình thức tuyên truyền, tổ chức đấu tranh để thích hợp với thời kì tiền khởi nghĩa, tập dượt quần chúng tiến lên khởi nghĩa giành chính quyền).
Dưới sự cai trị của Nhật, từ tháng 10 năm 1944 đến tháng 5 năm 1945, nạn đói khủng khiếp diễn ra làm 2 triệu người chết. Đây là thời cơ để Việt Minh xây dựng lực lượng lớn khắp cả nước, họ tập hợp nhân dân cướp các kho thóc Nhật. Đồng thời, một đại hội đại biểu toàn quốc họp trên chiến khu, thành lập Quốc dân Đại hội, tức quốc hội lâm thời. Khi Nhật thất bại, khởi nghĩa nổ ra trên toàn quốc, đó là Cách mạng tháng Tám. Cách mạng diễn ra nhanh chóng với sự tham gia của hầu hết dân chúng, Việt Minh giành được chính quyền trên cả nước trong mười mấy ngày.Trong khi đó diễn biến tại miền Bắc, khi nhậm chức, bộ trưởng tư pháp Trịnh Đình Thảo của chính phủ Trần Trọng Kim đã ra lệnh thả hàng ngàn tù chính trị bị Pháp giam giữ trước đó và cho phép các tổ chức, hội đoàn chính trị được hoạt động công khai. Tin đồn dân Nhật sắp sửa đầu hàng đã lan tỏa khắp nơi tại miền Bắc, lợi dụng cơ hội, dân chúng đã tụ tập biểu tình, bãi công nhiều nơi, như ở Thái Bình vào ngày 11 tháng 8. Từ ngày 12 tháng 8 năm 1945, các đơn vị Giải phóng quân của Việt Minh lần lượt tiến công các đồn Nhật ở các tỉnh Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Yên Bái… và hỗ trợ nhân dân các tỉnh này tiến lên giành chính quyền tại các tỉnh lỵ.
Hội nghị toàn quốc họp ở Tân Trào ngày 13 tháng 8 năm 1945 đã nhận định rằng những điều kiện cho Tổng khởi nghĩa đã chín mùi và chuẩn bị lãnh đạo toàn dân khởi nghĩa. Ngày 14-8 một số cán bộ Đảng và Việt Minh dù chưa nhận được lệnh khởi nghĩa nhưng căn cứ vào tình hình hiện tại và chỉ thị “Nhật Pháp bắn nhau và hành động của chúng ta” đã quyết định cùng nhân dân khởi nghĩa, khởi nghĩa lan rộng ra xã thuộc các tỉnh ở đồng bằng Sông Hồng như Thanh Hóa, Thái Bình….
Sáng sớm ngày 19 tháng 8, hàng chục vạn người dân ở Hà Nội và các tỉnh lân cận theo các ngả đường kéo về quảng trường Nhà hát Lớn Hà Nội. Khoảng 10 giờ rưỡi, cuộc mít tinh lớn chưa từng có của quần chúng cách mạng được sự bảo vệ của Thanh niên tự vệ, của tổ chức Việt Minh Hoàng Diệu Hà Nội đã diễn ra. Đại diện Việt Minh tuyên bố: Tổng khởi nghĩa! Chiều tối 19 tháng 8, phái đoàn của đàm phán của Việt Minh do ông Lê Trọng Nghĩa và cố vấn Trần Đình Long dẫn đầu đã trực tiếp gặp gỡ và đàm phán với tướng Tsuchihashi – Tổng Tư lệnh kiêm Toàn quyền Nhật – ngay tại Tổng hành dinh quân đội Nhật (nay là 33 Phạm Ngũ Lão). Ngày 21 tháng 8 tại Huế phong trào Việt Minh bừng nổi dậy. Tướng tư lệnh Nhật đã nhận được chỉ thị của Đông Kinh phải giữ ngôi cho Hoàng đế Bảo Đại, đã bàn với Thủ Tướng Trần Trọng Kim như sau: “Mặc dù nước Nhật đã đầu hàng nhưng quân đội Nhật tại đây vẫn có nhiệm vụ giữ gìn an ninh trật tự cho tới khi quân đội Đồng minh đến tiếp thu. Xin ngài hãy làm văn thư yêu cầu để chúng tôi tái lập trật tự.” nhưng Thủ Tướng đã từ chối sự giúp đỡ của họ.Ngày 25 tháng 8 năm 1945, Việt Minh tổ chức biểu tình và cướp chính quyền tại Sài Gòn. Đến ngày 28 tháng 8, Việt Minh giành được chính quyền toàn quốc. Hai tỉnh giành được chính quyền cuối cùng là Hà Tiên và Đồng Nai Thượng.
Chủ tịch Hồ Chí Minh đọc tuyên ngôn độc lập khai sinh nước Việt Nam dân chủ cộng hòa ngày 2/9/1945
Với thắng lợi của Cách mạng tháng Tám năm 1945, nhân dân Việt Nam đã đập tan xiềng xích nô lệ của Pháp trong gần một thế kỉ tại Việt Nam, chấm dứt sự tồn tại của chế độ quân chủ chuyên chế gần một nghìn năm, lập nên nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Đảng Cộng sản Việt Nam từ chỗ phải hoạt động bí mật, bất hợp pháp trở thành một đảng cầm quyền và hoạt động công khai.