大規模集體屠殺
進城兵力約50000人，執行軍紀維持的憲兵卻僅有17人的日軍除了個別地或小規模地對南京居民隨時隨地任意殺戮之外，還對中國人，特別是解除了武裝的軍警人員進行若干次大規模的“集體屠殺”。大規模屠殺方法有機槍射殺、集體活埋等，手段極其殘忍。
12月15日(日軍占領第3天)：已放下武器的中國軍警人員3000余人被集體解赴漢中門外用機槍密集掃射，多人當場遇難。負傷未死者亦與死者尸體同樣遭受焚化。夜，解往魚雷營的中國平民及已解除武裝的中國軍人9000余人被日軍屠殺。又在寶塔橋一帶屠殺3萬余人。在中山北路防空壕附近槍殺200人。
12月16日(日軍占領第4天)：位于南京安全區內的華僑招待所中躲避的中國男女難民5000余人被日軍集體押往中山碼頭，雙手反綁，排列成行。日軍用機槍射殺后，棄尸于長江以毀尸滅跡。5000多人中僅白增榮、梁廷芳二人于中彈負傷后泅至對岸，得免于死。日軍在四條巷屠殺400余人，在陰陽營屠殺100多人。
12月17日(日軍占領第5天)：中國平民3000余人被日軍押至煤炭港下游江邊集體射殺。在放生寺、慈幼院避難的400余中國難民被集體射殺。
12月18日(日軍占領的第6天)夜，下關草鞋峽。日軍將從南京城內逃出被拘囚于幕府山的中國難民男女老幼共57418人，除少數已被餓死或打死，全部用鉛絲捆扎，驅集到下關草鞋峽，用機槍密集掃射，并對倒臥血泊中尚能呻吟掙扎者以亂刀砍戮。事后將所有尸骸澆以煤油焚化，以毀尸滅跡。此次屠殺僅有伍長德一人被焚未死，得以逃生。大方巷難民區內日軍射殺4000余人。
殺人競賽
1937年12月13日，《東京日日新聞》(即現在《每日新聞》)報道兩名日本軍官的“殺人競賽”。日軍第十六師團中島部隊兩個少尉軍官向井敏明和野田毅在其長官鼓勵下，彼此相約“殺人競賽”，商定在占領南京時，誰先殺滿100人為勝者。他們從句容殺到湯山，向井敏明殺了89人，野田毅殺了78人，因皆未滿100，“競賽”繼續進行。12月10日中午，兩人在紫金山下相遇，彼此軍刀已砍缺了口。野田謂殺了105人，向井謂殺了106人。又因確定不了是誰先達到殺100人之數，決定這次比賽不分勝負，重新比賽誰殺滿150名中國人。這些暴行都一直在報紙上圖文并茂連載，被稱為“皇軍的英雄”。日本投降后，這兩個戰犯終以在作戰期間，共同連續屠殺俘虜及非戰中人員“實為人類蟊賊，文明公敵”的罪名在南京執行槍決。
據1946年2月中國南京軍事法庭查證：日軍集體大屠殺28案，19萬人，零散屠殺858案，15萬人。日軍在南京進行了長達6個星期的大屠殺，中國軍民被槍殺和活埋者達30多萬人。