逃到下关的中国守军已经失去建制，成为混乱的散兵，其中有些人自己扎筏过江，很多人淹死、或是被赶到的日军射杀在江中。
大部分未能过江或者突围的中国士兵流散在南京街头，不少人放弃武器，换上便装躲入南京安全区。
13日晨，日军攻入南京城，开始了长达四十多天的南京大屠杀。
日军早在攻入南京之前就开始对南京周边地区的狂轰滥炸。
1937年11月，日本陆军航空本部通过了《航空部队使用法》，其中第103条规定：“战略攻击的实施，属于破坏要地内包括政治、经济、产业等中枢机关，并且重要的是直接空袭市民，给国民造成极大恐怖，挫败其意志。”
这是人类战争史上第一次明文规定可以在战争中直接以平民和居民街道为目标实施空袭，突破了战争伦理的底线。
1937年9月19日，日军第三舰队司令官长谷川清下令对南京等实行“无差别级”轰炸。
一部分历史学家认为，这是更广义的南京大屠杀的起始日期。
这一天，日本第三舰队司令长官长谷川清下令所属第2联合航空队（1937年9月10日刚刚从大连转场到新落成的上海公大机场）对南京市区进行“无差别级”轰炸。
上午8时15分，警报声大作，江阴要塞了望台报告：大批敌机正自下游向江阴飞来！海军各舰炮手均各就各位。
几分钟后，只见一个由33架敌机组成的庞大机群在3000米高度向西南飞去。
这天正是着名的“9·19空战”日，敌机被我空军第四大队击落4架，击伤1架。
中国空军后来的传奇人物刘粹刚自此一战成名。
9时20分左右，警报声又起，海军见1小时前西飞的敌机群正杂乱无章错落地返航，料定必是被我空军击败，便以排炮“欢送”。
敌机惊魂未定，无心恋战，未发一枪，未掷一弹，均高速向东逃窜。
下午2时30分，又传来警报声，见敌机28架，又在南京被中国空军击溃。
这次，该机群未敢沿江飞行，绕开中国高射炮火有效射程返航。
大规模集体屠杀
进城兵力约人，执行军纪维持的宪兵却仅有17人的日军除了个别地或小规模地对南京居民随时随地任意杀戮之外，还对中国人，特别是解除了武装的军警人员进行若干次大规模的“集体屠杀”。
大规模屠杀方法有机枪射杀、集体活埋等，手段极其残忍。
12月15日（日军占领第3天）：已放下武器的中国军警人员3000余人被集体解赴汉中门外用机枪密集扫射，多人当场遇难。
负伤未死者亦与死者尸体同样遭受焚化。
12月15日夜，押往鱼雷营的中国平民及已解除武装的中国军人9000余人被日军屠杀。又在宝塔桥一带屠杀3万余人。
在中山北路防空壕附近枪杀200人。
12月16日（日军占领第4天）：位于南京安全区内的华侨招待所中躲避的中国男女难民5000余人被日军集体押往中山码头，双手反绑，排列成行。
日军用机枪射杀后，弃尸于长江以毁尸灭迹。
5000多人中仅白增荣、梁廷芳二人于中弹负伤后泅至对岸，得免于死。
日军在四条巷屠杀400余人，在阴阳营屠杀100多人。
12月17日（日军占领第5天）：中国平民3000余人被日军押至煤炭港下游江边集体射杀。
在放生寺、慈幼院避难的400余中国难民被集体射杀。
12月18日（日军占领的第6天）夜，下关草鞋峡。
日军将从南京城内逃出被拘囚于幕府山的中国难民男女老幼共人，除少数已被饿死或打死，全部用铅丝捆扎，驱集到下关草鞋峡，用机枪密集扫射，并对倒卧血泊中尚能呻吟挣扎者以乱刀砍戮。
事后将所有尸骸浇以煤油焚化，以毁尸灭迹。此次屠杀仅有伍长德一人被焚未死，得以逃生。
大方巷难民区内日军射杀4000余人。
杀人竞赛
1937年12月13日，《东京日日新闻》（即现在《每日新闻》）报道两名日本军官的“杀人竞赛”。
日军第十六师团中岛部队两个少尉军官向井敏明和野田毅在其长官鼓励下，彼此相约“杀人竞赛”，商定在占领南京时，谁先杀满100人为胜者。
他们从句容杀到汤山，向井敏明杀了89人，野田毅杀了78人，因皆未满100，“竞赛”继续进行。12月10日中午，两人在紫金山下相遇，彼此军刀已砍缺了口。
野田谓杀了105人，向井谓杀了106人。
又因确定不了是谁先达到杀100人之数，决定这次比赛不分胜负，重新比赛谁杀满150名中国人。
这些暴行都一直在报纸上图文并茂连载，被称为“皇军的英雄”。
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