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1917年十月革命后，苏俄的国际处境极端困难，急需在外交上打开局面，中国成为苏俄外交工作的重要突破口。苏俄1919年7月25日发布了《俄罗斯苏维埃联邦社会主义共和国政府对中国人民和中国南北政府的宣言》，1920年9月27日又发布《俄罗斯苏维埃联邦社会主义共和国外交人民委员部致中国外交部照会》。在这先后两次发表的对华宣言中，苏俄都宣布废除沙皇政府强加于中国的不平等条约、取消一切在华特权、把中东铁路无偿归还中国（因政权已逐渐巩固，苏俄第二次宣言则对无偿归还中东铁路问题做了保留，提出由中苏共管中东铁路）。在俄国革命后的混乱中，受协约国挟持的中国北洋政府参加了列强对苏俄的武装干涉。干涉失败后，北洋政府军撤退回国，中国政府对于俄国内战持中立立场。之后，中国与苏俄及其扶持的远东共和国之间进行了关系正常化谈判。由于苏俄力图在外蒙古和中东铁路等问题上保持以前沙皇政府的各种特权，不愿意履行此前的对华宣言精神，谈判持续了四年之久，直到1924年5月在双方妥协的基础上中苏两国才实现了关系正常化，对于未能达成一致的问题，则以签署《中俄解决悬案大纲协定》方式暂时搁置，留待以后解决。但苏俄并不准备解决大纲中的悬案，加之中国国内政局动荡，该协定事实上无果而终。在与北洋政府接触谈判的同时，苏俄不停地推动世界革命，主导成立了共产党国际联合组织——共产国际，在亚洲地区输出革命，为此在远东各国积极进行共产主义组织的筹建。在中国，在指导建立中国共产党后，苏俄还与孙中山及其领导下的国民党南方政府接触，支持中国国内的国共合作，援助国民党南方政府的北伐。但在北伐途中，国民党当权者与苏联关系破裂。在1927年国民政府南京定都以后，中苏政府之间意识形态截然对立，在许多现实利益上也多有冲突，1929年曾经因“中东路事件”苏联军队进攻中国东北，两国断绝了邦交。“中东路事件”后，根据约定中苏两国在莫斯科会谈，从1930年10月到1931年10月前后进行了25次会谈，由于中国方面坚持收回中东铁路，在此问题及复交、通商等问题上双方关系都没有取得任何进展。这一时期，苏联和共产国际积极支持中国内部中国共产党领导的反对国民政府的革命运动，是国民政府的敌人。但在面临侵略成性的日本军国主义面前，中苏两国有着共同的敌人。
明治维新以前，日本列岛是俄罗斯帝国向远东地区扩张的目标之一。明治维新后，快速崛起的日本逐渐成为俄罗斯帝国向远东地区扩张的主要对手，经过1904—1905年的日俄战争，日俄双方的矛盾并没有解决。苏维埃俄国兴起后，日本积极参与西方列强组织的武装干涉，曾经出兵西伯利亚，积极支持白俄的反苏活动，在俄国远东地区建立傀儡政权。在列强干涉军中，日本出兵最多，而且在各国撤军后日军依然驻留在苏俄远东地区，与苏俄形成对抗局面。只是由于苏联红军的逼迫和国际压力，日本才最后撤出干涉军。1925年，苏日建立外交关系，但此后日本多次拒绝苏联政府关于两国签订互不侵犯条约的要求，一直觊觎苏联远东地区。日军参谋本部曾经制定了以占领苏联远东滨海州为目标的作战方案，1931年3月，苏联情报部门截获了日本驻苏使馆武官给日军参谋本部的电报，电报主张应该尽早对苏开战。各种迹象表明，日本始终没有放弃侵占中国“满蒙地区”和苏联远东地区的图谋。
对于日本的侵略意图，苏联方面一直非常警惕，为此而不断加强远东布防，从国内其他地区抽调军队到远东，增加向远东地区移民，在远东建立军事工业中心，修筑防御工事。同时，苏（俄）和共产国际向远东各国大力输出共产主义革命，在包括日本在内的远东各国建立共产主义组织，积极进行工农运动，支持民族运动，这些也都对日本的殖民侵略和日本国内的统治秩序构成了一定程度的挑战。在远东地区的苏日对峙中，由于国内战争的破坏和不利的国际环境，加之苏联国家力量的中心和发展基地都在欧洲，在远离自己力量中心的东北亚地区面对虎视眈眈的日本，苏联方面一直处于守势，因而希望能够固境自守、保境息争从而充实国力、有备无患。1927年，苏联开始了第一个五年计划建设，到1932年，又开始进行第二个五年计划建设，加速进行工业化和军事化发展，特别需要稳定的周边环境。咄咄逼人不断挑衅的日本，成为苏联东部边境安全的巨大威胁。
1929年世界性经济大萧条发生后，经济基础脆弱的日本很快陷入危机之中，于是通过对外侵略以缓解和消除危机成为日本当权者的选择。在对外侵略扩张过程中，日本面对着苏联、中国和英法美三大对手，首先对中国下手，通过九一八事变及其后的入侵，日本侵占了中国东北，在那里建立了伪满洲国政权，将中国东北作为进攻苏联和南下进一步侵略中国内地的基地。为此，日本在不断侵掠中国内地的同时，在面对苏联的中国东北地区也集中了百万关东军，积极准备北上进攻苏联，日本陆军和政府中“北进”的呼声日高，并且频频在中苏边境地区向苏联挑衅，日苏矛盾不断加剧。尤其是在多次拒绝苏联签订苏日互不侵犯条约的要求后，日本却在1936年11月与德国签订了反共产国际协定，同时日德双方还签署了秘密补充协定，规定不得单独同苏联缔结违背反共产国际协定精神的条约，日本实际上关闭了与苏联签订中立条约或互不侵犯条约的大门，北上进攻苏联的迹象日益明显。
苏联方面在重点关注西部安全以应对德国威胁的同时，也要考虑如何应对东方日本的进攻。日本在威胁苏联的同时又不断扩大对中国内地的侵略，从紧张对立的中日关系中，苏联找到了减轻乃至消除日本压力的方法，即利用中国牵制和消耗日本。由于苏联是地理上与中国接壤的唯一世界大国，苏联与日本之间也有共同的陆地边界（在日据朝鲜和库页岛，日苏之间存在着陆地边界），在1931年九一八事变日本占领中国东北后，苏联远东广大地区更是直接面对日军的枪口，国境安全危机骤然而升，因此苏联对于中日冲突的关心程度远远高于其他列强，但苏联对待中日冲突的态度有着比西欧和美国更突出的两面性。
一方面，为了集中力量应对西部的威胁，苏联力图避免对日冲突，在对日本的挑衅和试探偶尔进行适当回击（如后来的张鼓峰战役和诺门坎战役）的同时，主要的倾向是同日本妥协，还试图以牺牲中国利益的方式换取其东部边境的安全，避免同日本的直接冲突。另一方面，苏联对日本的侵华行为表达了反对的态度，如在九一八事变后的第二天，苏联副外交人民委员加拉罕就向日本驻苏联大使广田弘毅表示“严重不安”，并且要求日本方面进行解释，之后苏联外交人民委员李维诺夫也表达了同样的立场。四天后，加拉罕向正在莫斯科进行中苏会谈的中国代表莫德惠表示了对中国的同情。当日军沿中东铁路北上扩大侵略时，苏联政府在9月23日向日本驻苏大使广田弘毅提出了强烈抗议，并且表示将在正当范围内采取防卫手段。9月24日，苏联政府声明表示“在道义上、精神上、感情上完全同情中国，并愿做一切必要的帮助”。9月25日，苏联《真理报》揭露了日本侵占中国东北的目的是在太平洋地区夺取霸权，苏联人民还进行了多次集会游行，抗议日本侵华。
但同时，苏联也避免与日本直接冲突。如九一八事变后苏联并未在外交场合公开谴责日本的行为，1931年9月25日，李维诺夫对日本关于不扩大军事行动、不进入“北满”哈尔滨等地的立场表示感谢，并希望巩固双方关系。此后，1931年10月29日，加拉罕就向广田弘毅声明，苏联对中日冲突采取不干涉主义。即使在日本不久之后背弃诺言侵入“北满”，1931年12月底，苏联外交人民委员李维诺夫还依然向日本提出了签订日苏互不侵犯条约的建议，此后还多次向日本提出缔结中立条约，但均为日方拒绝。1932年2月，苏联违背前不久不运送中日双方军队的诺言，允许日本利用中东铁路运送军队。苏联还以严守中立为名，拒绝参加国联调查团和国联关于“满洲”问题的常设委员会。在日本扶持的傀儡政权“满洲国”根本得不到任何国际承认的情况下，苏联却接受了伪满任命的中东铁路代理督办，同意与伪满共同经营中东铁路，确认了伪满对于中东铁路的“主权”，并且在欧美国家中第一个允许伪满在苏联国土（包括莫斯科）设立领事馆。此前几年，苏联还曾为了保护其在中东铁路的特权和中国军队张学良部打了一仗，这时为了向日本表示诚意、避免冲突，不但允许日军进攻哈尔滨时使用中东铁路，甚至于在此之后完全不顾中国政府的多次抗议，经过两年谈判交涉，竟然于1935年3月将这条铁路卖给了伪满洲国。
与此同时，苏联违背在《中俄解决悬案大纲协定》中承认外蒙古为中国领土的诺言，背着中国政府与外蒙古签订了各种主权国家之间的协定、议定书，九一八事变后苏蒙之间订立口头协议，更在1936年3月签订了为期10年的互助议定书。另外，苏联还与新疆地方政府背着中国国民政府进行了许多有损于中国主权的秘密活动。这些行为都严重侵犯了中国的主权。即使在援助中国抗日的高潮期间，苏联和日本在1941年4月签订的《苏日中立条约》，竟然声明“苏联保证尊重满洲国的领土完整和不可侵犯，日本保证尊重蒙古人民共和国的领土完整和不可侵犯”，遂正式承认了伪满洲国，并换取了日本对“蒙古人民共和国”的承认。
以上表明，苏联在通过损害中国权益巩固其远东地位的过程中，还试图安抚和稳住日本，不愿意与日本直接正面对抗。
日本得陇望蜀觊觎苏联远东，苏联也非常迫切地希望东方有一种力量能够抵抗和牵制日本，使之无法进犯苏联。但环顾远东和日本周遭区域，各大国与日本均无你死我活的冲突，亚太地区弱小国家早已经沦为欧美列强和日本的殖民地，没有能力也不可能抵抗日本。惟有广土众民尚有一定实力的中国，因深受日本欺凌且有亡国之虞，面对气焰高涨的军国主义日本，争取民族生存和国家独立的中国只有奋力抗争，因此中日矛盾几乎无法调和。中日矛盾为苏联的远东政策提供了施展的空间。但由于中日两国国力强弱差距巨大，中国国民政府又与日本有同样的反共立场，因此苏联非常担心中国会屈服于日本，认为这样必然导致苏联东部产生严重的安全灾难。斯大林认为，要确保苏联远东的安全，最重要的是促使中国抗日以牵制日本，使之无法攻击苏联，因此苏联方面迫切希望中国能够进行抗日作战，希望中国能够有效地拖住日本。为此，苏联试图改善与中国国民政府的关系，曾经力促中共和平解决西安事变，要求中共与国民党合作抗日。中国全面抗战爆发后，在1937年9月的国际联盟大会上，苏联谴责了日本对中国的侵略行为，在随后的布鲁塞尔九国公约会议上，苏联是唯一坚决主张谴责日本侵略的国家。当时中国政府在军事上主要依赖德国，但由于纳粹称霸世界的国策和日本的压力，德国放弃了对中国的军事支持，而此时苏联开始在军事上大力援助中国。
国民政府意识到，由于日苏互为敌手，苏联不希望中国被日本征服，而苏联与中国陆地接壤，苏联在其远东领土上部署着强大的武装力量，拥有其他强国不具备的迅速干预远东局势的能力和便利条件，因此争取苏联援助中国的抗战，是中国抗战外交的重要工作。
1932年6月，国民政府出席日内瓦裁军会议的代表颜惠庆奉命与苏联外交人民委员李维诺夫秘密会谈复交问题，并且建议双方先缔结互不侵犯条约。中国国民党中央政治会议1932年10月初决定与苏联无条件复交。1932年12月12日，颜惠庆与李维诺夫在日内瓦交换了复交照会，中苏恢复了外交关系。自1929年因中东路事件而中断的中苏外交关系，由于日本的侵略而得到了改善。1933年春，中苏两国互派大使，中国驻苏大使颜惠庆和苏联驻华大使鲍格莫洛夫（Bogomoloff）相继到莫斯科和南京就任。中苏双方开始考虑谈判签订互不侵犯条约问题，但不久因苏联提出向日本出售中东铁路的建议，遭到中国政府抗议，影响了条约的谈判。双方因为意见分歧，互不侵犯条约问题的谈判搁置。
1933年1月，日军进攻长城沿线侵入华北，中国政府对于国联和西方大国干预中日冲突的幻想逐渐破灭，于是加强与苏联接触。苏联方面也感受到了日军的威胁，也有与中国协商对付日本的愿望。1934年3月，蒋介石派遣国民政府军事委员会参谋本部次长、陆军大学校长杨杰率领军事代表团访问苏联，这是在恢复外交关系后两国军方的首次接触。这时颜惠庆在莫斯科向苏联表示：若爆发苏日战争中国将支援苏联。1934年6月22日，蒋介石邀请鲍格莫洛夫共进早餐，明确表达了希望加强中苏关系的愿望。同年8月，蒋介石考虑到一旦抗战全面爆发，中国将难以从海上获取外援，因而派主张联俄抗日的清华大学教授、历史学家蒋廷黻以搜集中国外交史研究资料为名，作为蒋介石私人代表身份赴苏联和西欧，试探中苏合作的可能性。
在苏联，蒋廷黻同苏联外交副人民委员斯托莫里雅科夫密谈，希望改善中苏关系，从苏联获得军事援助，尝试与苏联方面秘密建立反日同盟的可能性。蒋廷黻与斯托莫里雅科夫的秘密会谈，结束了中苏之间的相互试探。之后，蒋介石又多次派人同苏联方面接触。
1934年10月，中国共产党在江西的根据地被国民党军队攻占，红军被迫进行战略转移，国民政府认为苏联支持的中共已经不再对自己的统治构成威胁，而对日抗战成了当务之急。1935年2月，国民政府决定派颜惠庆回任驻苏大使的同时，派遣蒋介石侍从秘书邓文仪任驻苏大使馆武官，此举被认为是“中国对苏联政策的重大转变”
。邓文仪身负特殊使命，在苏积极活动，还接触了中共驻共产国际代表王明，此举成为国共两党秘密谈判之开端。同时，国民政府又批准了京剧艺术大师梅兰芳接受苏联文化协会邀请赴苏演出。1935年3月，苏联无视中国主权，擅自将中东铁路卖给伪满洲国，为照顾中苏两国关系大局，中国方面对此并没有作出强烈反应。1936年8月，替代颜惠庆担任驻苏大使的蒋廷黻，在经过与苏方人员的多次接触和观察后，1937年4月在其关于中苏关系问题致外交部的报告中，正确地判断出了“苏联之外交政策，完全避战政策也。国人切不可有丝毫之误会，即对于日、德两国，苏联亦毫无挑战之意”。但苏联希望中国进行抗战以抵抗日本，这样“中日多事则日苏之间可以少事”
。1937年春，行政院秘书长翁文灏（地质学家）受蒋介石派遣，以出席祝贺英王加冕典礼的中国代表团秘书长名义，赴欧寻求英法德等国对中国抗日的援助，随后以参加地质学会议名义赴苏，与蒋廷黻一起见到苏联外交人民委员李维诺夫，寻求苏联的支持。李维诺夫在会见中向翁文灏明确表达了苏联愿意与中国订立互不侵犯条约、通过换货方式向中国提供军械的立场。
经过多次摸底，中苏双方逐渐清楚了各自的态度，加快了合作的步伐。
1935年5月，在日苏纠纷不断加剧之时，蒋介石指示颜惠庆向苏方表示：一旦日苏战争发生苏联可以得到中国军队的支持。苏方非常重视这一表态，指示驻华大使鲍格莫洛夫寻求一切方法与蒋介石合作。1935年5月9日，鲍格莫洛夫向中国提出了加强联系的建议，继而要求举行两国商约谈判，建议两国签订互不侵犯条约和互助协定。苏方还表示愿意提供5 000万美元信用贷款供中国购买苏联军火。但此时中方不愿因此过分开罪于日本，也不愿由此疏离与德国及西方国家的关系，拒绝了这一建议。1935年10月18日，日本的“广田三原则”
刚传到中国，为避免苏联产生对中国倒向日本的疑虑，10月19日，蒋介石便与鲍格莫洛夫秘密会谈，表示了加强和改善对苏关系的愿望，并且暗示为“促进中苏间的真诚关系和能够保障远东和平”，他想同苏联签订“有实质性的协定（即军事协定）”
。他向苏联大使表示：任何情况下都不会同日本签订反苏军事协定。而此时苏联方面对于蒋的态度还不放心，认为蒋只是利用苏联作为其可能与日本妥协的筹码。苏联非常担心蒋介石会向日本妥协，蒋介石则担心苏联援助中国共产党。但在此后的中日谈判中，中国方面坚决拒绝了日本为共同防共而进行警务合作和在西北边境进行军事合作的要求。
为消除苏联的疑虑，根据蒋的指示，孔祥熙向苏联大使详细说明中方的意图，孔在会见苏联大使时提出：中日战争一旦发生，中国海岸线必将被日军封锁，这样就切断了中国获得欧美各国武器的供应线，届时可否经由新疆从苏方获得军需物资。1935年10月25日，中国政府成立以立法院长孙科为主席，于右任、蔡元培为名誉主席的中苏文化友好协会，表明了加强中苏关系的意愿。1935年12月14日，苏联政府指示鲍格莫洛夫通知蒋介石：同意就蒋提出的协定问题与中国进行具体谈判。蒋要求苏联方面安排驻苏武官邓文仪与国民革命时期苏联的军事顾问加伦会面，希望加伦能够再来中国合作抗日。不久，蒋派遣陈立夫和张冲以驻德国大使程天放随员的身份从柏林秘密赴苏，商讨缔结军事协定问题。同时派邓文仪在苏联莫斯科与中共代表团谈判，以争取中共配合。因未获得斯大林允诺，同时担心泄密而引起日本和英美的反应，蒋介石于1936年5月令陈立夫回国，在南京与鲍格莫洛夫商谈。1936年11月，蒋介石派蒋廷黻接替颜惠庆任驻苏大使，以便加强中苏合作。1936年11月19日，蒋廷黻会晤苏联外交人民委员，表明中国拒绝了日本关于共同防共的要求。当月鲍格莫洛夫在与中国外交部长张群谈话时表示，苏联方面不愿意刺激和挑战日本，因此不同意签订中苏共同安全条约，但表示愿意缔结互不侵犯条约。
1936年11月25日，德日两国在柏林签订了《反共产国际协定》，并附有一个矛头针对苏联的秘密补充协定，苏联情报部门获得了秘密协定的内容，这使苏联感受到了联合中国抗日的紧迫性。
西安事变发生时，南京政府许多要员和驻苏大使蒋廷黻曾经一度怀疑是苏联策动了事变，当时中苏政府正在进行调整双方关系的秘密谈判。苏联非常担心西安事变会导致中国内战的延续与扩大，认为张学良发动事变实际上是在帮助日本，因此极力促进事变的和平解决。西安事变的和平解决，使中苏政府之间的信任得以加强。1937年4月，蒋介石在上海秘密会见鲍格莫洛夫，对苏联在西安事变中的态度表示感谢，并且再度表达了加强中苏关系的愿望。同月，立法院长孙科与鲍格莫洛夫会谈，讨论了苏联援华方式的问题。鲍格莫洛夫提出苏方同意以战争贷款方式提供军事装备，但要求国民政府以不用于内战为担保。为了得到苏方援助，国民政府也加快了国共关系调整的进程。全面抗战开始后，蒋介石多次设宴款待苏方外交、军事人员，凡苏方重大节日，蒋和国民政府都向斯大林及苏联政府祝贺，中国政府方面也都举办庆祝活动。中苏文化友好协会在重庆非常活跃，政府要员经常参与协会活动。国民党的喉舌《中央日报》这一时期对苏联和斯大林进行了大量的颂扬和正面报道。1938年德国军事顾问团撤出后，在寻求法国军事顾问来华的同时，蒋介石亲自致电请求苏联派军事顾问，此后中国政府从苏联聘请了大批军事顾问和技术专家。这些活动，使中苏关系不断加强，为中国获得苏联援助铺垫了基础。
为了避免单独支持中国应对日本的侵略，1937年3月，苏联政府提议由中苏和欧美大国与日本一起，签署太平洋地区公约。1937年6月，苏联倡议由中国政府召集包括苏、英、法、美、日、荷等国的国际会议，起草太平洋地区集体安全条约，如果遭到拒绝，苏联则准备与中国单独签署共同安全条约。中国政府担心如邀请日本参加国际会议则面临日本要求承认伪满政权，同时中苏在外蒙和中东铁路问题上也无共识，因此对苏联提议犹豫不决。不久卢沟桥事变发生，中国进入全面抗战时期。
中国全面抗战一爆发，1937年7月8日蒋介石召集立法院长孙科和外交部长王宠惠到庐山，说在可能发生的全面抗战中，“最关键的因素”是与苏联达成协议，由苏提供军事装备，两国缔结互助条约。
孙科和王宠惠于是赶赴上海，与鲍格莫洛夫商谈。
1937年7月卢沟桥事变发生后，苏联明确地声援中国抗战，苏联共产党机关报《真理报》发表了大量的消息报道、社论、评论、署名文章，揭露日本的侵略阴谋，表达对中国抗战的支持，同时批评西方大国对日本侵略行径的妥协姑息态度。1937年7月11日《真理报》发表署名文章指出：“卢沟桥的挑衅是日本执行对华‘新’政策的直接后果，这项政策是以臭名昭著的‘广田三原则’为基础的”，因此对卢沟桥事件“应该给予更大的关注”
。7月30日《真理报》再次发表署名B.米纳耶夫的文章《中国抵抗日本的侵略》，文章回顾了在1932年淞沪战争和1936年绥远抗战中中国抵抗日本侵略的历史过程，以及中国军队在人民支持下打败日本侵略者的事实，指出：“对于日本人来说，‘轻松的军事溜达’有变成大规模的持久战的危险，这使得那些制订整个速战速决计划的冒险家们感到惊慌失措了。在大规模的持久战争里，优势在中国人方面。占领几个城市甚至几省并不能摧毁中国人民抗敌的意志。”
7月31日《真理报》发表社论《日本对外政策的侵略方针》，社论说：“从目前华北发生的事件明显地看出，侵略成性的日本军人一意孤行地奉行逐步侵占和奴役中国的方针。”
8月1日《真理报》再次发表社论《反击战争贩子的严酷斗争》，指出：“和侵略者妥协没有也不可能有出路。全世界人民日益深信，所谓‘不干涉’，所谓‘有限战争’，在当前的实践中是行不通的。对侵略采取姑息态度，不但不能延缓战争的爆发，反而会加速战争的来临。姑息让步只会加强掠夺者的贪欲。……在中国，抗日运动的浪潮日益高涨，抗日民族统一战线不断得到加强。日本侵略者不可战胜的神话已经不复存在。”
除在舆论上表达态度外，苏联还通过外交活动和军事物资输出的方式，支持中国的抗战。7月14日，苏联外交人民委员李维诺夫接见中国大使蒋廷黻，表示愿意援华。同日，国民党中央执行委员张冲以蒋介石名义向苏联大使提交了一份军火供应合同草案，还提出希望苏方派遣军事教官训练中国军队，国民政府同时派出航空委员会官员赴苏购买军火。因苏方不愿意卷入已经迫在眉睫的大战，中国方面希望的中苏互助条约无从谈起。苏联同时担心中国政府会向日本妥协，因此坚持中苏须先签订互不侵犯条约，以此保证苏联援华武器不会用于对苏作战，然后才能向中国提供武器。经过多次磋商，1937年8月21日，苏联政府代表鲍格莫洛夫与中国政府代表王宠惠在南京签订了《中苏互不侵犯条约》，8月30日正式公布。应中方要求，苏方同意，在条约签署时，双方代表交换了绝密口头声明，即苏联保证在中日关系正常化之前不与日本签署互不侵犯条约，中方则同意了苏联方面关于在《中苏互不侵犯条约》的全部有效时间内，不同任何国家签订反共条约的要求。
条约实际上成为中苏双方建立抗日联盟的基础。
《中苏互不侵犯条约》内容非常简单，全文共有四条：第一条规定双方不得单独或联合他国侵略对方；第二条规定两国中一方遭遇侵略期间，另外一方不得直接或间接协助侵略者；第三条规定双方以前所签署的条约或协定继续生效；第四条规定条约有效期为5年。条约“斥责以战争为解决国际纠纷之方法”，并且约定双方不对侵略者进行任何援助，并不采取任何不利于反侵略者的活动。苏联是全面抗战爆发后第一个与中国签订条约的世界大国，中苏条约的签订，对正在苦战中的中国是一个非常大的道义支持。为避免西方列强猜疑和日本的敌视，苏联方面对外声称这一条约没有在现实中针对某一国家的含义。中国也表示条约仅为实现中苏睦邻。但在中日全面战争已经开始的这一时刻，双方签署的条约，其战略针对性实际上是不言而喻的。这一条约的签订，解决了苏联援华的法律问题，也为后来西北国际大通道的开通提供了政治基础。1937年8月27日，陈立夫和鲍格莫洛夫代表中苏两国就苏联向中国提供军火问题达成初步协议，苏联同意向中国提供1亿法币的借款用于购买军事物资
，中国开始接受苏联大批援华物资。
《中苏互不侵犯条约》签订后，苏联即开始援华抗日。但出于苏联的国家战略利益，为了不过分刺激日本，苏联援华谈判和操作实施均秘密进行。苏联援华，是非常注意把握分寸的，总是以不超过日本的容忍度为底线。比如中国多次希望订购可以轰炸日本本土的重型轰炸机，但苏联只卖给了中国6架（基本都在江西为日军空袭摧毁，因此直到美国大举援华之前，中国没有能够对日本进行真正意义上的轰炸）。苏联军事援华主要通过信用贷款方式进行，整个抗战期间，苏联对华信用贷款总共进行了三次。
1938年1月，国民政府以立法院长孙科为特使到苏联争取贷款。由于面临严重的财政困难，中国政府短期难以支付大批军购款项，苏联在1937年11月和1938年6月两次给中国贷款共1亿美元，更在贷款协定生效之前就向中国提供贷款物资，出现了1938年才成立的贷款在1937年就使用的现象。首次5 000万美元的援华信用贷款于1938年3月1日在莫斯科确定，在《苏维埃社会主义联邦共和国政府与中华民国政府间关于实施五千万美金信用借款条约》中，两国达成了第一次贷款协定，苏联向中国提供贷款5 000万美元（1938年3月1日之前即已经动用了其中的款项，所以条约规定借款从1937年10月31日起算，年利率为3%，5年内偿还，每年偿还1 000万美元，并同时付清已经使用的款项之利息），名为购买工业产品与工业设备，实际用于购买中国急需的飞机、大炮等军火物资。苏方同意中国以茶叶、羊毛、生皮、桐油、药材、棉花、锡、锑、锌、镍、钨等农矿产品易货方式向苏方支付。1938年7月1日在莫斯科，中苏达成《苏维埃社会主义联邦共和国政府与中华民国政府间关于实施五千万美金信用借款条约》第二笔5 000万美元的信用贷款协定，借款的使用、利率与偿还方式与第一笔相同。1939年6月13日在莫斯科，中苏签订了《苏维埃社会主义联邦共和国政府与中华民国政府间关于实施一万万五千万美金信用借款条约》，苏联向中国提供贷款1.5亿美元的协定，借款的使用、利率与偿还方式与前两笔相同。条约规定，信用借款自1939年7月1日起算利息，自1942年7月1日起10年偿还，每年偿付1 500万美元，年利率仍然为3%。
苏联三次对华信用贷款，前面两笔共1亿美元的贷款至1939年9月1日全部用完，由于1941年6月苏德战争开始后苏联无法再向中国提供装备，第三笔对华信用贷款1.5亿美元中国只动用了接近一半。苏联提供的三次贷款累计为2.5亿美元，中国共动用了其中的173 175 810.36美元。
太平洋战争爆发之前，中国从国外获得的援助贷款总额约5亿美元（不包括租借物资），其中苏联提供的贷款占了总数的一半，遥遥领先于居第二位的美国（美国提供的贷款中，有1亿美元是1941年11月30日珍珠港事件前夕才给中国的）。苏联贷款条件也非常优惠，利息为3%，英法美援华的贷款利息为6.5%以上，而且苏联贷款的偿还方式是农矿产品各半，显然对中国更有利。更为重要的是，苏联贷款全部是军火贷款，而英法美援华的贷款中没有一笔军火贷款。除以信用贷款方式向中国提供武器装备外，苏联还秘密派遣了大批军事顾问和技术专家来华参加抗战，同时先后秘密派遣2 000多名航空志愿人员来华参战。
苏联军事援华是全面抗战开始后，中国同各大国外交工作取得的最重要成果。苏联的援助，大大增强了中国抗战的力量，从而有效配合了苏联的国家战略。
中苏信用贷款条约和苏联援华军火物资供货合同的谈判与签署，苏联援华物资运华以及苏联军事顾问、技术专家和航空志愿人员来华助战，都是秘密进行的。苏联在国内挑选航空志愿队员均以绝对秘密方式进行，队员事先不知道去向，来华前他们都取了化名，即使在中国战死，他们的亲属子女仅仅获得其在执行任务时牺牲的通知，不知道他们的具体死因和死亡地点。苏制战机在进入中国后全部饰以中国标识，1938年1月26日苏联航空志愿队空袭南京机场时，日军发觉突袭的战机中，其中1架有苏联机师遗骸。1938年1月29日，中国国民党中央宣传部接到命令：“中央通讯社连登俄机师与俄方代表字样，应绝对禁止。”
中方还要求相关人员对于苏联援华助战之事保密。对于苏联援华抗日，日本政府曾经提出抗议。1938年4月4日，日本驻苏大使对苏联外交人民委员李维诺夫称，日军在华击落1架苏联飞机，机师跳伞被日军俘虏，承认其曾服务于苏军。日本驻苏大使说：“细考苏联体制，此时发生殊觉遗憾，苏联政府应负重大责任。”李维诺夫答复说：“苏联政府对出售军火以及飞机至中国问题之见解，完全依照一般公认之国际法标准，此点已经苏联驻日大使斯拉伏茨基与广田外相谈话时加以说明，因是，此问题，已不必再行论及，盖军火之供给中国，一如若干国家以军火之供给日本。关于在华日军逮捕苏联机师之供认，我人尚毫无所闻，但苏联政府于此事对日不负任何义务及受任何国际条约之束缚。因苏联未派军队及任何独立部队前往中国参加作战，凡与此种事实相背之各种供认，均不能承认。”他还批驳日方的说法：“日政府当亦深悉各国现有一相当数目之外国志愿兵服务于中国军队中，就目前所知，日政府亦未见对有国民在中国军队中服务之外国有所声明，显然的，是人为此举无法律依据，同时有一公开事实，即某某国曾有大批军事人员服务于中国军队（实指德国），直至最近，日政府并未认为系敌对行为，甚至亦不阻止中国与此等国家建立最密切的条约关系，因此日政府究以何项根据，向苏联政府发出此种声明……据日当局以前担保，谓日不拟对华作战，迨战争发生，日本又再三声明，系‘偶然事件’，两独立国间既未入战争状态，故苏联不负任何责任。”
为了阻止苏联援华抗日，日本曾经采取以攻为守策略企图迫使苏联放弃对华援助政策，为此对苏联挑起了张鼓峰事件和诺门坎事件。但由于受到苏联强力反击，同时军事力量深陷中国战场难以自拔，日方对此无可奈何。但苏联也不愿意进一步刺激日本，在诺门坎事件和平解决后，苏联对华援助逐步削弱。
全面抗战爆发后，中国政府方面一方面接受苏联的军火援助，另一方面极力试图与苏联签订互助条约，力促苏联对日出兵。但正面对抗日本不符合苏联的利益和既定的国策，苏联只希望维持稳定局面以发展军事力量，以中国牵制和消耗日军，并无出兵支持中国的意图。虽然对于日本过度的挑衅苏联在张鼓峰和诺门坎两地进行了有限度的反击，苏日冲突最终还是以和平方式获得了解决。苏联绝对不愿意过分刺激日本，甚至连在1939年5月14日中苏第三笔信用贷款合同已经商定好的情况下，5月16日苏联外交人民委员莫洛托夫突然通知中国，由于外交界传闻苏应允大力援华，为避免过度刺激日本，苏联暂停对华贷款交涉，直到7月上旬弄清误会后苏方才同意履行条约。1939年8月下旬，纳粹德国与苏联签订互不侵犯条约，违背了1936年德日之间反共产国际协定中的秘密补充协定，德日关系出现裂痕，加之在诺门坎战事中失利，日本于是暂时放弃北攻苏联的图谋，之后主动向苏联提出了签订中立条约或互不侵犯条约的意向。紧接着，德国侵略波兰，苏军与德军夹击波兰，苏联入侵芬兰，随后趁英法与德国在西欧战斗正酣之际，苏联强行占领波罗的海沿岸的爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛三小国。苏联入侵芬兰战争发生后，1939年12月，中国在国联行政院讨论开除苏联的议案时投弃权票，苏联在1939年12月14日被国联开除，成为国联历史上唯一被开除的国家（国联行政院决议采取全体一致原则，中国可以一票否决），这导致了中苏关系的疏远。
德国在西欧初战得手后，开始加大对苏联的压力。鉴于德国进攻的威胁，苏联为避免两面作战，急于谋求与日本的妥协以稳定其东方局势。经过多番接触和讨价还价，为了维护自身利益，苏联决定牺牲中国权益与日本妥协。纳粹德国1940年夏天闪击西欧大陆的成功，使得日本决定乘机南进夺取西方国家在亚洲、太平洋地区的势力范围。为了实施南进战略，日本在加强同德、意勾结的同时，也积极谋求调整对苏关系，以便巩固北方安全，并促使苏联停止援华，达到早日结束“中国事变”的目的。1940年7月起，在日本的倡议下苏日两国开始会谈，8月底谈判一度中断。德意日三国轴心同盟条约签订后，日本政府又致力于苏日中立条约的谈判，日本提出了《日苏互不侵犯条约方案》，并起用陆军中将建川美次为新任驻苏大使，加速日苏谈判步伐。1940年10月30日，建川拜会莫洛托夫，提交日本政府草拟的《日苏互不侵犯条约方案》。1940年11月18日，苏联提出《苏日中立条约草案》及附属议定书草案。12月中旬，谈判又告中断。1941年3—4月，日本外务大臣松冈洋右访欧，企图再次借助德意力量促进日苏关系的改善。1941年3月，日本外相松冈洋右访苏，受到斯大林和莫洛托夫接见，重庆国民政府方面非常紧张，多次打探日苏谈判内容。中国驻苏大使邵力子为此紧急拜会苏副外长，然不得要领，但苏方表示对中国抗战态度不变。1941年4月11日，苏驻华大使潘友新告诉张冲，苏外交政策不变，绝不会为自己而牺牲他国利益，接待日外相纯为过境礼貌。但话音未落，1941年4月13日，两国即签订《苏日中立条约》，条约内容中称：“苏联誓当尊重满洲国之领土完整与神圣不可侵犯性，日本誓当尊重蒙古人民共和国之领土完整与神圣不可侵犯性。”苏日两国都以中国利益进行交易，这严重损害了中国的国家利益和主权，苏联这一行为也是对《中苏互不侵犯条约》的严重违背，因此苏日条约一公布就在重庆引起波澜。
对于苏日双方以牺牲中国利益达成交易，中国方面事先缺乏充分的准备。1940年11月，国民政府军事委员会参事室提交的《从中苏关系立场上判断苏日关系》认为，“这些年的中苏关系是互助，不是单助”；“在日本以侵华反苏双管齐下为国策的期间，尤其在日本鼓动国际反共联合阵线以后，中国第一步严厉拒绝了共同反苏的胁诱，第二步毅然决然单独对日发动了自卫抗战，这在军事形势上就天然的消减了日本对苏联的威胁”。中国的抗战也帮助了苏联，“苏联从无对一友邦放弃信义的事实”，“自列宁以来以援助东方被压迫民族为重要政纲，我们不相信斯他林（斯大林）会变更这政策，本来援助被压迫的中国现在忽变成压迫者的日本”，加之中国非常感激苏联三年来的援华努力，“中国毕竟也是世界上一个大国，苏联在进行其世界外交之时，相信其应当不会忽略了有传统友谊的大中国”“苏联是全世界最爱和平的国家”。因此判断“不相信苏联会接受日本的要求”，“因为相信苏联对于中国的信义，所以不相信苏联肯接受日本妥协的要求”。因为《中苏互不侵犯条约》第二条“如缔约国之一方，受一个或数个第三国侵略时，其他一方在整个冲突期内，不得对上述第三国予以任何直接或间接的援助，亦不得采取任何行动，或参加任何协定，使侵略国可用以损害被侵略国”，而苏联若与日本签约，就等于帮助了日本，“我们是坚信决不变更援华政策的，所以决不相信这种与援华政策相反的情事可以发生”；“因为深信苏联一定重视对中国的信义，所以不相信苏联肯接受日本的要求”。
苏日突然宣布签订中立条约，对国民政府震动很大，军政要员几经研讨磋商，鉴于中苏关系对于中国抗战的重要性，国民政府决定对此采取克制和低调处理，仅由外交部声明不承认日苏条约对中国领土外蒙古和东北的约定。外交部长王宠惠于日苏条约签字后第二天发表声明指出：东北四省及外蒙古是中国领土，“满洲国”是非法的，中国政府决不承认苏日中立条约，中国政府与人民绝不承认第三国妨害中国领土与行政完整的任何决定，苏日两国公布的共同宣言对于中国绝对无效。
1941年4月15日，国民党中央宣传部长王世杰致电驻美大使胡适：“日俄协定事，除由外部就满蒙问题声明立场外，我将不对苏作其他批评，以免造成反苏印象，为敌利用。请密嘱有关人员注意。”
苏日条约的签订，表明苏联在中日战争中由支持中国转向中立的立场，这是苏联在中苏关系问题上的一个大倒退，也使中国政府数年来拉苏联参加对日战争的努力完全失败。苏日条约的签订，使国民政府认为“中国之抗战除自力更生外，比较最可靠之友邦，自为美国。美国此后对华之援助，将与苏联在远东之态度成一反照”。
自此，中苏关系急速降温。
苏日条约第二条规定：缔约国之一方成为一个或数个第三国敌对行动的对象时，则缔约国之他方在冲突期间即应如约保持中立。当时中日正处于交战状态，根据条约苏联不应该继续援华。1941年4月15日，中国大使邵力子向苏联外长莫洛托夫探询，得到的答复是苏日谈判未提及中国，条约专为苏联保持和平，与中国没有关系，不影响中国抗战。4月19日苏驻华大使潘友新见蒋介石，也表达了同样的意思。“苏使见委座，谓苏日条约不妨碍中苏关系，松冈与莫谈话中并未提到中国问题。苏俄决不改变，而且不能改变援华政策。西北运输及顾问工作如常。”
但自此以后，苏联对华援助逐渐减少。1941年春天，德国进军巴尔干半岛，攻苏态势已经明显。苏联自感应对吃力，莫洛托夫向邵力子表示苏联方面无法供给中国订购的货品。自此苏方虽然继续以易货贸易形式对华供应部分军用物资，但数量大减。1941年5月28日，张冲在给宋子文的电报中说：“苏方上周给汽油2 500吨，机油940吨，及其他器材。似苏日中立条约对中国不受约束。如我内外无大变化，苏仍将接济我国。我在苏尚有6 000余万元押品之军火。”
不久苏德战争爆发，开战之初苏军严重溃败，苏联陷入苦战之中自顾不暇，遂停止了对中国的军事援助，此后中国方面仅仅从苏联购买了少量的汽油和机油，在华的苏联军事顾问、技术专家和空军志愿人员也都奉召回国，中苏合作抗日阶段结束。