一九三一年九月十八日，日本帝國主義發動了武裝進攻中國東北的「九一八」事變。 日本侵略者在佔領了遼寧、吉林兩省之後立即向黑龍江省進攻。黑龍江省駐軍在代理省主 席馬佔山的指揮下，進行堅決抵抗，打響了震驚中外的「江橋抗戰」，這是東北軍民抗擊 日本侵略武裝鬥爭的開端。在「江橋抗戰」中，打死日軍185人，傷996人，在日軍不斷增 援，飛機、坦克齊出動的情況下，中國軍隊於十一月十八日退往海倫，十九日齊齊哈爾淪 陷。日軍佔領齊齊哈爾以後，一九三二年一月，日軍與吉林省的漢奸特務一起向哈爾濱進 攻，二月五日哈爾濱被日軍佔領，黑龍江省兩個主要城市先後失陷。隨後，日軍在幾個月 內相繼佔領了黑龍江的主要城市和大部分地區。一九三三年一月，黑河失陷，至此東北全 境被日軍佔領。
一九三二年一月三月，在日本侵略者策劃下，在中國東北建立了偽滿洲國，各省政府 改為省公署，由偽滿漢奸任省長，日本人任總務廳長（後改為省次長）掌握實權。到一九 三五年初，日本侵略者從上到下建立起殖民統治體系。
日本帝國主義在東北實行軍事殖民統治時期，在黑龍江的關東軍大部分駐在邊境地區， 並設有鎮壓抗日活動的憲兵隊、特務網，人數眾多，機構龐大。還有專門破壞中共組織的 調查部。從一九三七年開始，日本侵略者還派來大批移民，大量開拓土地，不僅進行經濟 掠奪，並有其政治、軍事侵略的目的。
日偽時期，日本帝國主義實行殖民地的文化教育，廣大貧苦群眾的子弟根本不能讀書。各級學校都在進行奴化教育，灌輸「日滿一德一心」，妄圖使東北人民世世代代成為他們 的奴隸。
「九·一八」事變後，在中共中央和滿洲省委的領導下，黑龍江省人民進行了英勇的抗日鬥爭。從一九三一年十月「江橋抗戰」起，廣大愛國官兵和各界人民掀起了聲勢浩大的 抗日救國活動。在日軍向黑龍江省進軍面前，駐守在本省的軍隊，如蘇炳文的東北屯墾軍、 丁超的中東路護路軍以及李杜、邢佔清、馮佔海、張振邦統轄的軍隊都舉起抗日的旗幟。 一九三二年二月五日，日軍佔領哈爾濱當天，全市電車工人自動停工，表示對日軍的抗議。二月底三月初，為反對偽滿洲國的建立，哈爾濱市群眾燒毀了中央大街南口的牌樓、彩棚，撕掉了標語。電車廠的工人於一九三二年十一月和一九三三年四月舉行兩次大規模的罷工 鬥爭。著名女共產黨員趙一曼參加和領導了罷工，給日偽統治很大打擊。一九三三年四月 三十日夜，共產黨員張敬山和另一工人用紅石臘在哈爾濱車站前的「紀念碑」上，寫下了 「打倒日本帝國主義」八個大字，表現了中國人民的堅強意志。中國共產黨領導的抗日武 裝力量，遍布各地。活動在哈東地區的，包括賓縣、方正、延壽、依蘭、五常、珠河（今 尚志）、阿城、雙城等地，是趙尚志領導的珠河遊擊隊。遊擊隊曾攻打賓縣縣城，經常出 沒哈爾濱近郊，給日偽統治北滿中心的哈爾濱很大威脅。後來，他們團結其他抗日力量， 組成「反日聯合軍」，於一九三四年六月，組成東北反日遊擊隊哈東支隊。一九三五年一月，組成東北人民革命軍第三軍，趙尚志任軍長，馮仲雲任政治部主任，主要活動在松花 江兩岸。一九三六年八月，改編為東北抗日聯軍第三軍，曾在珠河建立了縣級人民政權。 活動在牡佳線一帶的勃利、林口、密山、寶清、富錦、虎林等地的密山遊擊隊，是以李延 祿為首，改編王德林的國民救國軍殘部，並和中共密山縣委創建的遊擊隊匯合組成，後來 編為東北抗日聯軍第四軍，李延祿任軍長，後由李延平代軍長，黃玉清任政治部主任。活 動於寧安、穆稜、樺川一帶的寧安遊擊隊，一九三五年二月改編為東北反日聯合軍第五軍， 一九三六年二月改為東北抗日聯軍第五軍，周保中任軍長。活動於湯源、蘿北、依蘭和佳 木斯周圍等地的湯原遊擊隊，是由中共湯原縣委派夏雲階和70多名黨團員為骨幹發展起來 的。在鬥爭中聯合了湯原義勇軍馮志剛部和率領自衛團起義的張傳福部，一九三四年秋， 擴編為湯原民眾反日遊擊總隊，在松花江下遊兩岸多次粉碎敵人的「討伐」。一九三五年 十二月，改編為東北人民革命軍第六軍，後編為東北抗日聯軍第六軍，夏雲階任軍長，李 兆麟任政治部主任。活動於烏蘇里江左岸的饒河、虎林、寶清、富錦、同江、撫遠一帶的 饒河遊擊隊，後來編為東北抗日聯軍第七軍，軍長陳榮久。還有活動在勃利、樺川、依蘭、 方正一帶的抗聯第八軍，軍長謝文東（後來投敵）；活動於這一帶的抗聯第九軍，軍長李華堂（ 後來投敵）；活動於拉濱線鐵路兩側的抗聯第十軍，軍長汪雅臣；活動於依蘭、方正、富錦一帶 的抗聯第十一軍，軍長祁致中。
東北抗日聯軍從三到十一的九個軍主要活動在黑龍江地區，最多時發展到4萬人 。為 了適應抗日鬥爭需要，後來東北抗聯的十一軍又編為三個路軍。一九三七年抗聯第四、五、 七、八、十各軍編為抗聯第二路軍，主要活動於拉濱線以東，中東路東線兩側及松花江右 岸和牡丹江流域的20多個縣。一九三九年抗聯第三、六、九、十一各軍組成第三路軍，總 指揮李兆麟，政委馮仲雲，主要活動於北起黑龍江，南至松花江，西至嫩江平原，東達三 江平原的30多個縣的廣大地區。東北抗日聯軍在「火烤胸前暖，風吹背後寒」的艱苦歲月 裡，以頑強的意志，堅持與日寇進行鬥爭。許多中華兒女為抗日救國獻出了寶貴的生命。著名的「八女投江」就是一九三九年九月二路軍婦女團的冷雲等8名女戰士 ，在眾多敵人 包圍下，打完最後一顆子彈，為了不被敵人俘虜，跳進烏斯渾河，壯烈犧牲。二路軍三軍三師八團一連連長李海峰等16名戰士，為阻擊敵人，堅守一座無名的小山 ，打退敵人5次 衝峰，殲敵120多人，李海峰等12名戰士英勇犧牲。後來這座山被命名為「十二烈士山」。 一九三九年到一九四○年，三路軍各支隊先後攻克訥河、克山、肇源縣城。隨著全國抗日 戰爭和世界反法西斯戰爭形勢的順利發展，一九四五年，東北抗日聯軍配合蘇聯紅軍，為 全東北的解放，作出了重大貢獻。
一九四五年是世界人民反法西斯戰爭和中國人民抗日戰爭取得最後勝利的一年。五月 八日，德國法西斯無條件投降，中國人民的抗日戰爭也度過了最困難的相持階段，轉入了 全面反攻。八月八日，蘇聯政府宣布對日作戰。當時蘇聯紅軍分三路進入中國東北地區， 向日本關東軍大舉進攻。第一路越過大興安嶺，解放了齊齊哈爾、長春、瀋陽、大連等地。 第二路強渡烏蘇里江，突破綏芬河、虎林及東寧等地日軍防線，解放了密山、牡丹江、哈 爾濱等地。第三路兵分兩路，東路由伯力突破黑龍江、烏蘇里江防線，解放了撫遠、同江、 佳木斯、依蘭、巴彥等地；西路由海蘭泡強渡黑龍江，解放了璦琿、遜克、嫩江、北安、 海倫等地。
在蘇聯紅軍和八路軍、新四軍、東北抗日聯軍的毀滅性打擊下，使駐紮東北各地的日 本關東軍迅速崩潰。一九四五年八月十五日，日本天皇廣播「停戰詔書」宣布接受無條件 投降，偽滿洲國隨之瓦解。淪陷了十四年的東北地區回到了祖國的懷抱，黑龍江人民迎來 了民族的解放。