1937年7月7日，日本军队在北平卢沟桥发动了“七七”事变，中国军队奋起抵抗侵略，中国人民的全面抗战爆发。中国共产党发表声明，号召全国人民团结一致抵抗侵略；蒋介石在庐山发表谈话，表示在最后关头要不惜民族牺牲，开始抗日。从此，中国进入了全面抗战的历史阶段。
国民党与国民政府为适应抗战军事需要，进行了一系列政治、军事改革，其特务机构也面临重要的变化。
9月6日，戴笠在上海致电蒋介石，对抗战开始后特务系统的分工表明了自己的意见。电文写道：军事委员会于9月1日结束，调查统计局已明确归属大本营第六部，由陈立夫任部长，下设四组。陈立夫与刘健群商定人事安排为：第1组组长张冲，管理民事、党务组织；第2组组长酆悌，管理军事政训与民众政训；第3组组长范汉杰，管理壮丁征集、军事指挥与别动队；第4组组长徐恩曾，管理情报与行动。陈立夫准备采用架空的办法，让戴笠任部秘书，夺其实权。原调统局第三处处长丁默邨仍参与局内机密，但戴笠认为“丁之思想不忠实与其泄漏机密之事实生已迭次报告……立夫先生仍信任如故也”。“八一三”淞沪战役开始后，调统局第二处郑介民派部下五十多人去淞沪前线任军事通信员，违反了戴与郑“前年在牯岭达成的分工，足证立夫先生不愿生在大本营第六部担任一部分责任者，明矣……当此强敌压迫国势危急之时，生不敢向立夫先生多所建议，亦不愿向立夫先生有所请求，唯乞准予直属侍从室，畀以特务组或第几组之名义，俾得行使职权继续工作，誓死以报钧座与国家耳。”戴笠用一贯的“告状诉苦”方法，揭露陈立夫对他的排挤打击，并要求他的组织直属蒋介石领导。
1938年5月6日，蒋介石对特务工作的全盘改进做了如下批示：“特务工作之组织方案，应特加整理与改良，划分性质，如军事、外交、经济、财政、党务、社会团体等；又应划分地区，以及纵横联系方法等。又，人选重要，各部分主持者可作一个整体方案详报。”6月6日，戴笠又给蒋介石送上报告，具体说明了他对改革特务系统的设想：
案奉钧座五月六日手谕……事关全国特务工作之改进……窃以为自古以来万事成于统一而败于分歧。例如目前，中央各机关在香港之情报机关不下十个，效率之低，言之痛心。即如同一军委会调统局之一、二两处，关于交通器材之配备、调查工作之对象、各方面人员之布置，无不叠床架屋散漫重复，矛盾摩擦之现象，不一而足，业经迭次呈报吁请救济在案。最近又发生抢功窃电之行为，例如，生处天津工作同志，陈一新等，在北平狙击王逆克敏，生方疚其功亏一篑，而徐恩曾同志竟接其在天津工作报告，系彼之所为。（此徐同志面语生者）又生处在长沙梓园三号及通泰街25号通讯处，所有由有线电报局拍发之往来电报，近由第一处所委之电检所长李茂堂，令饬检察员严密检查，抄送第一处，生不敢言其居心叵测，而敢言组织一日不统一，则此种现象一日不能扫除，特工效能一日不能增进……复次，特务工作人员有时固不免使贪使诈，然大多数之工作效能，仍在乎思虑之忠诚……伏查特工不外情报与行动两大部门，抗战已十月，第一处之除奸工作成绩如何，及其每日送呈之情报数量与质量如何，早在钧座洞鉴之中。推其原因，则以第一处工作同志，过去以自新分子及各省县党部委员为基干，在政权范围之内故可收权力制裁之用，迨该区沦陷，权力丧失，组织即涣散崩溃。此领导者缺乏热力鼓荡之必然结果也……总之，中国特务工作一则以组织之不统一，再则以领导者之不得人，因循数年，迨无成就，抗战以还，捉襟见肘，弱点日益暴露，既无以分钧座之忧，无以增抗战之力，每念及此，恨不得立即自杀以谢钧座。值此调查统计局陈立夫先生呈请辞职之际……生愚认为非蒙另派负责人统一组织，而徒求枝枝节节之改造，勉维现状，则断无结果可期，拟请派老成宿望而与工作有密切关系者为局长，负责指挥归并一、二两处之人力财力，通盘支配，生虽不敏，将悉心殚虑，辅弼元老，督率同志，以应付此非常之局。至组织、人事、经济各方面，拟请作如下之处分：
（一）组织。请将全国特务工作集中于军事委员会调查统计局，撤销第一、二两处之名称，内勤按照工作性质分科股工作，俾成名实一致之统一机构。外勤则在地区之下，分别性质各求深入，至中央党部之调查统计局，应纯为考核党员整顿党纪之机构，庶免再有重复摩擦之流弊发生。
（二）人事。军事委员会调查统计局局长一职，请于林主任蔚、贺主任耀组二人中择一委任，可予生以副局长名义，效死驰驱，中央党部调查统计局局长一职，拟请委徐恩曾同志充任。此外，局本部即第一处人员七百余人（据民国二十六年七月在牯岭晋见时徐恩曾同志面报，直接在统计局支领生活费人员如上数，其余在党部支薪，参加特务工作者不在内），拟与第二处所属内外勤工作人员四千余人一体分别，查明其性能及社会关系、工作路线等，一秉至公，付以相当之工作位置……生断不敢存门户之见有主客之分。民国二十三年，生奉命接收南昌行营调查课，课中干部为内外勤同志之较有力者，若张毅夫、李果谌、谢力公、刘哲民、曾广勋、王新衡、曾坚等供职至今，悉负重责任……（三）经费。军事委员会调查统计局每月经费共计十五万两千七百元（用情报局、调查统计局及社会事业费四项名义向军需署具领），除第二处每月领三万一千一百三十七元外，每月由第一处支配之款项，实计十二万一千五百六十三元，连同各省党部特务室之肃反经费，每月不下二十万元。目下沦陷省份经费固无着落，然即剔去肃反经费，专就原有十二万元，妥为支配，以之应付。如同过去的报告一样，戴笠这份报告的目的主要是想借陈立夫辞去特务机构职务转任教育部部长之机，再次揭露陈立夫对他的压制，控告徐恩曾的无能、冒功，表明他的公正与成绩，并通过蒋介石之手，将特工组织统一到他的属下。但他也明白此时机会尚不成熟，还是要以保住自己的势力为上，故提出了虚设总领，与徐恩曾分而治之的设想。
面对不可调和的矛盾，蒋介石决定原则上采纳戴笠的办法，借抗战爆发之机，将两个特务系统扩大、正规化。
第一节军统与中统组织的正式成立
抗日战争开始后，为了适应战争的需要，必须对政府内部的组织与机构实行改革。蒋介石在内外压力之下，为团结国内的一切抗日力量，出于笼络人心的考虑，采取了有限开放民主的政策，成立了“国民参政会”，吸纳中共与其他民主党派和社会力量参加议政。但与此同时，在另一方面，他也因战争和政治的因素，大力强化了他的统治机器以增强其统治机能。除了军事上的扩军备战外，对于情报特务机构，也进行了重点发展扩充势力。
1938年3月29日至4月6日，国民党五届四中全会在武汉召开。这次会议除了议决有关抗战政治军事大计，通过《抗战建国纲领》外，还作出了大力扩充特务组织的决定。其原因一方面是在全国一致抗日的政治形势下，随着中国共产党的合法化及各民主党派活动的活跃，蒋介石更需要强有力的耳目来监视和防范政治对手；另一方面，对日战争也需要强化情报系统的工作。于是，抗战成为蒋扩建特务机构最有力的理由。这次大会决议将原挂在陈立夫名下的军事委员会调查统计局第一处扩编为“国民党中央调查统计局”，仍以徐恩曾为首；将原军统局第二处独立出来，扩充升格为“军事委员会调查统计局”，完全以戴笠系统的人马为基础，使其完全公开化、正规化，并将其职能侧重于对外抗战。国民党的两大特务组织中统与“军统”由此组建形成完毕。戴笠从此得以如出笼之虎般放手大干起来，而使“军统”组织在以后的十年内得到了急剧的发展，其规模影响超越了中统成为国民党的特务主体。
1938年5月，“国民党中央调查统计局”（中统局）在汉口市成立，按照蒋介石的安排，国民党中央党部依据其制定的“中统局组织条例”，任命中央党部秘书长朱家骅兼任中统局长，原特工部主任、“CC”干将徐恩曾任副局长，实际负责军统局工作。
当蒋介石组建“军统”之时，深知蒋介石秉性的戴笠，采取了以退为进的手段，主动表示自己不当“军统”的一把手，他在蒋的军统局扩充方案上写道：“雨农不才，学识、资历、名望、功勋均不够局长之资格，望校长另委局长一任，雨农愿竭力辅之。”这一招，深得蒋介石的赏识，对比竭力争夺中统局长的徐恩曾，蒋介石更加器重戴笠，这也为“军统”以后的发展和戴笠在组织内部不计其名而谋其实的地位奠定了雄厚的基础。
戴笠的“军统局”正式挂牌
1938年8月，在陈立夫掌握下的军统局第二处升格为军统局，维持原名“军事委员会调查统计局”不变。局长授中将衔，由蒋介石侍从室第一处主任、军委会办公厅主任贺耀组兼任，以后分别有侍从室第一处主任林蔚、钱大钧担任过局长一职，但他们都知道其中挂名的实际含义，一贯以戴笠为主持工作的副局长，实际掌握军统局全权。所以在军统内部，上下人等从来只知道戴笠是他们的最高负责人，习惯上称之为“戴老板”。
军统局内设秘书主任一人为幕僚长，先为郑介民，1939年10月郑调任军令部第二厅副厅长，该职由毛人凤代理。
军统局下设处（室）、科、组三级，共有四室四处一委员会，即：
秘书室：主任秘书张严佛，下设文书科、译电科、编制科、总务科；
督察室：主任傅胜兰；
会计室：主任徐人骥；
技术室：主任余乐醒；
第一处：处长杨继荣，下设人事科、交通科、训练科、警务科；
第二处：处长何芝园，下设军事科、政治科、国际科；
第三处：处长刘培初，下设行动反间科、司法科、特务队；
第四处：处长魏大铭，下设业务科、工务科、侦收科；
设计委员会：主任委员先后由刘启瑞、余乐醒、谢力公担任。
担任过各处处长的还有何芝园、魏大铭、赵世端、徐业道、王新衡、阮清源、郑修元、郭斌等人，主任有郭寿华、乔家才等。
当时据日本在华特务系统的调查，军统局下辖各区站及人员的情况为：
南京区约一百二十人；上海区一百一十人；川康区（重庆）八十人；浙江站（杭州）七十人；江西站（南昌）九十人；安徽站（安庆）一百二十人；港粤区（香港）七十人；西北区（西安）九十人；平绥区（北京）六十人；天津区五十人；武汉区一百人；福建站（福州）六十人；广东站八十人；贵州站五十人；湖北站（武昌）一百人；湖南站（长沙）七十人；济南站八十人；青岛站七十人；山西站（太原）八十人；甘肃站（兰州）六十人。共计约一千六百一十人左右。戴笠的特务组织从力行社特务处扩充为军统局，是他特务事业上的一个重大的转折。由此不仅完成了组织的公开化、合法化，势力大为膨胀，而且他们的活动对中国政治与社会造成的影响因此更加重要和显着。
武汉失守后，军统局由长沙迁往重庆，局本部先后设在中山二路罗家湾原重庆市警察局警士教练所及枣子岚垭、漱庐等地，形成了一个庞大的办公住宿区，并将歌乐山原四川军阀白驹的公馆“香山别墅”改建为军统局第一看守所。1940年又在磁器口缫丝场增建了军统局乡下办事处和一处集中营，戴笠还在附近修建了他的别墅。
迁渝后，戴笠将军统局组织进一步扩大为八个处，分工如下：
第一处：军事情报处，下设军事情报科、军运科、策反科、国际科、训练科、谍参科（专管各部队谍报参谋工作）；
第二处：党政情报处，下设党政科、侦防科、航侦科、中共科；
第三处：行动处，下设行动科、警稽科等；
第四处：电讯处，下设通讯科、机务科、工务科、考核科；
第五处：司法处，下设审讯科、狱管科；
第六处：人事处，下设人事行政科、考铨科、福利科、卡片室；
第七处：经理处，下设综计科、审计科、预算科、财务科；
第八处：总务处，下设庶务科、管理科、交通科，并领导汽车大队、电话队、农场、官兵消费合作社。
1942年为适应工作需要，又将第一处训练科改扩为训练处，第三处警稽科改扩为警务处。其内部的处级机构先后还曾设有特种技术研究室（研究军事行动及毒药制造等）、经济研究室、惩戒委员会、考核委员会、汪伪军策反委员会、军事委员会国际问题研究所等组织。军统局外勤单位发展为三十多个区站，三百多个工作组（队）及多个直属工作组。所辖在编人员从抗战前的三千至四千人急速扩增为七千余人，1939年后军统局的势力更伸向国外东南亚地区，在越南、缅甸、菲律宾、印度、马来亚等国建立了组织。
1942年后到抗战胜利前，军统局人员发展到五万余人，另有特务武装部队近二十万，戴笠的特务势力一时发展到了顶峰。
军统局开张后，戴笠为新组织规定当前的主要任务是：搜集敌军情报，坚持敌后游击，揭露汉奸及“分歧分子”，检举奸商与走私，监督战时交通运输。
